JP7077550B2 - Titanium oxide airgel particles, method for producing titanium oxide airgel particles, composition for forming a photocatalyst, photocatalyst, and structure. - Google Patents

Titanium oxide airgel particles, method for producing titanium oxide airgel particles, composition for forming a photocatalyst, photocatalyst, and structure. Download PDF

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Description

本発明は、酸化チタンエアロゲル粒子、酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法、光触媒形成用組成物、光触媒、及び構造体に関する。 The present invention relates to titanium oxide airgel particles, a method for producing titanium oxide airgel particles, a composition for forming a photocatalyst, a photocatalyst, and a structure.

特許文献1には、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を前記粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜と、を備え、前記粒状素材の外表面に溶射付着した前記光触媒粒子と前記粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した前記光触媒粒子間には前記細孔より大きな隙間が形成されていることを特徴とする吸着剤が開示されている。 Patent Document 1 includes a granular material formed of a porous material having micropore to mesopore pores, and a thermal spray coating formed by spraying a thermal spray material containing photocatalyst particles onto the outer surface of the granular material. It is determined that a gap larger than the pores is formed between the photocatalyst particles that have been spray-attached to the outer surface of the granular material and the outer surface of the granular material, and between the photocatalyst particles that have been sprayed and adhered to each other. Characteristic adsorbents are disclosed.

特許文献2には、酸化チタンナノ分散液、吸着材、無機化合物分散液、シリカ化合物および金属微粒子を含む塗布用の吸着材-光触媒ハイブリッド型脱臭材料であって、該無機化合物分散液は無機化合物が該吸着材の量に対して重量比で0.02~0.2含まれてなることを特徴とする、吸着材-光触媒ハイブリッド型脱臭材料が開示されている。 Patent Document 2 describes an adsorbent-photocatalyst hybrid deodorizing material for coating containing a titanium oxide nanodisperse, an adsorbent, an inorganic compound dispersion, a silica compound and metal fine particles, wherein the inorganic compound dispersion contains an inorganic compound. A adsorbent-photocatalyst hybrid deodorizing material is disclosed, which comprises 0.02 to 0.2 by weight with respect to the amount of the adsorbent.

特許文献3には、アンモニア分解能を有する金属粒子と、前記金属粒子の粒径よりも小さな径の細孔を有しかつ前記金属粒子と接触する多孔質材料と、を有するアンモニア分解触媒が開示されている。 Patent Document 3 discloses an ammonia decomposition catalyst having metal particles having ammonia decomposing ability and a porous material having pores having a diameter smaller than the particle size of the metal particles and in contact with the metal particles. ing.

特許文献4には、二酸化チタン及びチタン複合酸化物の少なくとも一方を含むハニカム状排ガス処理触媒の原料用のチタン含有粉末において、下記(a)~(c)を備えることを特徴とするチタン含有粉末(バナジウムの酸化物を含むものを除く)が開示されている。
(a)リンをPとして0.03~0.5質量%含むこと。
(b)アナターゼ型結晶(101)面の結晶子径は、前記チタン含有粉末が、(1)二酸化チタンのみを含有する場合は12~40nmの範囲にあり、(2)チタン複合酸化物を含む場合には10~38nmの範囲にあること。
(c)硫酸根を0.4~4.0質量%の範囲で含有すること。
Patent Document 4 is a titanium-containing powder for a raw material of a honeycomb-shaped exhaust gas treatment catalyst containing at least one of titanium dioxide and a titanium composite oxide, which comprises the following (a) to (c). (Excluding those containing vanadium oxide) are disclosed.
(A) Phosphorus is contained as P 2 O 5 in an amount of 0.03 to 0.5% by mass.
(B) The crystallite diameter of the anatase-type crystal (101) plane is in the range of 12 to 40 nm when the titanium-containing powder (1) contains only titanium dioxide, and (2) contains a titanium composite oxide. In some cases, it should be in the range of 10 to 38 nm.
(C) Sulfuric acid root should be contained in the range of 0.4 to 4.0% by mass.

特許文献5には、電界放射型走査電子顕微鏡で観察した一次粒子の最大粒径Dtopと平均粒径D50の比Dtop/D50が1以上3以下であることを特徴とする二酸化チタンが開示されている。 Patent Document 5 describes titanium dioxide having a ratio D top / D 50 of the maximum particle size D top and the average particle size D 50 of the primary particles observed with an electric field radiation scanning electron microscope of 1 or more and 3 or less. Is disclosed.

特許文献6には、可視光応答型光触媒酸化チタンと多孔質シリカとから形成された複合体であり、BET比表面積が200~1000m2/g、細孔容積が0.10~1.0cm3/g、細孔径が1~10nmである、ことを特徴とする光触媒体が開示されている。 Patent Document 6 describes a composite formed of visible light responsive photocatalyst titanium oxide and porous silica, having a BET specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g and a pore volume of 0.10 to 1.0 cm 3 . A photocatalyst characterized by / g and a pore diameter of 1 to 10 nm is disclosed.

特許文献7には、多孔質基材(10)と、前記多孔質基材(10)の表面上に順次積層された酸化物粒子からなる第1のコート層(21)、第2のコート層(22)と、前記第2のコート層(22)の上に設けられた触媒成分(30)と、を備え、前記第1のコート層(21)を構成する酸化物粒子の粒径は、前記第2のコート層(22)を構成する酸化物粒子の粒径よりも大きいことを特徴とする触媒体が開示されている。 Patent Document 7 describes a first coat layer (21) and a second coat layer composed of a porous base material (10) and oxide particles sequentially laminated on the surface of the porous base material (10). The particle size of the oxide particles comprising (22) and the catalyst component (30) provided on the second coat layer (22) and constituting the first coat layer (21) is determined. A catalyst body characterized by having a particle size larger than that of the oxide particles constituting the second coat layer (22) is disclosed.

特許文献8には、金属酸化物を含有する担体に、ナノスケールの金属超微粒子を分散させた状態で固定してなることを特徴とする多孔質複合体が開示されている。 Patent Document 8 discloses a porous complex characterized in that nanoscale metal ultrafine particles are immobilized on a carrier containing a metal oxide in a dispersed state.

特開2017-035645号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-0356445 特開2016-221447号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-22147 特開2016-064407号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-064407 特開2015-142917号公報JP-A-2015-142917 特開2011-057552号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-057552 特開2009-131760号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-131760 特開2006-281155号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-281155 特開2006-247524号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-247524

光触媒材料として普及している酸化チタン粒子は、紫外光を吸収することにより光触媒機能を発揮する。したがって、酸化チタン粒子は、紫外光を十分に確保できる晴れた日の昼間は光触媒機能を発揮できるものの、夜又は日陰では光触媒機能が低下する傾向がある。例えば、酸化チタン粒子を外壁材に用いた場合は、日向と日陰とで耐汚染性能に差が出ることがある。また、酸化チタン粒子を空気清浄機又は浄水器等に用いる際には、機器の内部に紫外線の光源となるブラックライト等を設置することが必要になる場合がある。上記事情に鑑み、可視光領域においても光触媒機能を発現する光触媒材料が求められている。 Titanium oxide particles, which are widely used as photocatalytic materials, exhibit a photocatalytic function by absorbing ultraviolet light. Therefore, the titanium oxide particles can exhibit the photocatalytic function in the daytime on a sunny day when sufficient ultraviolet light can be secured, but the photocatalytic function tends to decrease at night or in the shade. For example, when titanium oxide particles are used as the outer wall material, the stain resistance performance may differ between the sun and the shade. Further, when the titanium oxide particles are used in an air purifier, a water purifier, or the like, it may be necessary to install a black light or the like as a light source of ultraviolet rays inside the device. In view of the above circumstances, there is a demand for a photocatalytic material that exhibits a photocatalytic function even in the visible light region.

一方、光触媒機能を発現する比表面積を大きくする技術として、ゼオライト、シリカゲル等のミクロポーラス材料又はメソポーラス材料からなる多孔質材料の孔表面に光触媒粒子を付着させた光触媒材料が知られている。ただし、この光触媒材料においては、光触媒粒子が多孔質材料の孔入口を塞いだり、微細な孔内部には光が当たらなかったりして、光触媒機能が必ずしも向上しないことがある。 On the other hand, as a technique for increasing the specific surface area that exhibits a photocatalytic function, a photocatalytic material in which photocatalytic particles are attached to the pore surface of a porous material made of a microporous material such as zeolite or silica gel or a mesoporous material is known. However, in this photocatalytic material, the photocatalytic function may not necessarily be improved because the photocatalyst particles block the pore inlet of the porous material or the inside of the fine pores is not exposed to light.

本発明は、上記状況のもとになされた。 The present invention has been made under the above circumstances.

本発明は、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm未満にのみに吸収を持ち、BET比表面積が120未満である酸化チタン粒子に比べて、可視光領域においても高い光触媒機能を発現し、分散性に優れる酸化チタンエアロゲル粒子を提供することを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention exhibits a higher photocatalytic function even in the visible light region and has excellent dispersibility as compared with titanium oxide particles which have absorption only at a wavelength of less than 450 nm in the visible absorption spectrum and have a BET specific surface area of less than 120. An object of the present invention is to provide titanium aerogel particles.

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。 Specific means for solving the above-mentioned problems include the following aspects.

に係る発明は、
BET比表面積が120m/g以上1000m/g以下であり、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持ち、炭化水素基を有する金属原子が酸素原子を介して表面に結合しており、表面における炭素CとチタンTiとの元素比C/Tiが0.3以上1.5以下である酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 1 > is
The BET specific surface area is 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, has absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum, and a metal atom having a hydrocarbon group is bonded to the surface via an oxygen atom. Titanium oxide aerogel particles having an elemental ratio C / Ti of carbon C and titanium Ti on the surface of 0.3 or more and 1.5 or less.

に係る発明は、
酸化チタンエアロゲル粒子に対して波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を20時間照射した場合の、酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるC/Tiの減少量が0.01上0.3以下である、に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 2 > is
When the titanium airgel particles are irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 for 20 hours, the amount of decrease in C / Ti on the surface of the titanium airgel particles is 0.01 or more and 0.3 or less. The titanium oxide airgel particles according to < 1 > .

に係る発明は、
可視吸収スペクトルにおいて波長400nm以上800nm以下の全範囲に吸収を持つ、又はに記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 3 > is
The titanium oxide airgel particles according to < 1 > or < 2 > , which have absorption in the entire range of wavelengths of 400 nm or more and 800 nm or less in the visible absorption spectrum.

に係る発明は、
体積平均粒径が0.1μm以上3μm以下であり、体積粒度分布が1.5以上10以下である、乃至のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 4 > is
The titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 3 > , wherein the volume average particle size is 0.1 μm or more and 3 μm or less, and the volume particle size distribution is 1.5 or more and 10 or less.

に係る発明は、
前記酸化チタンエアロゲル粒子に含まれる一次粒子の平均径が1nm以上120nm以下である、乃至のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 5 > is
The titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 4 > , wherein the primary particles contained in the titanium oxide airgel particles have an average diameter of 1 nm or more and 120 nm or less.

に係る発明は、
前記金属原子がケイ素原子である、乃至のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 6 > is
The titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 5 > , wherein the metal atom is a silicon atom.

に係る発明は、
前記炭化水素基が、炭素数1以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基である、のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 7 > is
Any one of < 1 > to < 6 > , wherein the hydrocarbon group is a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more and 20 or less carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 or more and 20 or less carbon atoms. The titanium oxide aerogel particles described in the section.

に係る発明は、
前記炭化水素基が、炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基である、に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 8 > is
The titanium oxide airgel particles according to < 7 > , wherein the hydrocarbon group is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms.

に係る発明は、
前記炭化水素基が、炭素数4以上10以下の飽和脂肪族炭化水素基である、に記載の酸化チタンエアロゲル粒子である。
The invention according to < 9 > is
The titanium oxide airgel particles according to < 8 > , wherein the hydrocarbon group is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 4 or more and 10 or less carbon atoms.

10に係る発明は、
酸化チタンを含む多孔質粒子をゾルゲル法により造粒し、前記多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液を調製する工程と、超臨界二酸化炭素を用いて前記分散液から前記溶媒を除去する工程と、前記溶媒を除去した後の前記多孔質粒子を、超臨界二酸化炭素中で、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物により表面処理する工程と、前記表面処理した後の前記多孔質粒子を加熱処理する工程と、を含む、のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法である。
The invention according to < 10 > is
A step of granulating porous particles containing titanium oxide by a sol-gel method to prepare a dispersion liquid containing the porous particles and a solvent, and a step of removing the solvent from the dispersion liquid using supercritical carbon dioxide. The step of surface-treating the porous particles after removing the solvent with a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group in supercritical carbon dioxide, and heating the porous particles after the surface treatment. The method for producing titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 9 > , which comprises a step of treating.

11に係る発明は、
のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子と、分散媒及びバインダーよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物と、を含む光触媒形成用組成物である。
The invention according to < 11 > is
It is a composition for forming a photocatalyst containing the titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 9 > , and at least one compound selected from the group consisting of a dispersion medium and a binder.

12に係る発明は、
のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子を含む、又は、からなる光触媒である。
The invention according to < 12 > is
A photocatalyst containing or consisting of titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 9 > .

13に係る発明は、
のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子を有する構造体である。
The invention according to < 13 > is
It is a structure having the titanium oxide airgel particles according to any one of < 1 > to < 9 > .

によれば、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm未満にのみに吸収を持ち、BET比表面積が120未満である酸化チタン粒子に比べて、可視光領域においても高い光触媒機能を発現し、分散性に優れる酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
によれば、酸化チタンエアロゲル粒子に対して波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を20時間照射した場合の、酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるC/Tiの減少量が0.01未満又は0.3超えである場合に比べて、可視光領域においてもより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、可視吸収スペクトルにおいて波長400nm以上800nm以下の範囲の一部のみに吸収を有する酸化チタンエアロゲル粒子に比べて、可視光領域においてもより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、体積平均粒径が0.1μm未満若しくは3μm超、又は、体積粒度分布が1.5未満若しくは10超である場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、一次粒子の平均径が1nm未満又は120nm超である場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、前記金属原子がアルミニウム原子又はチタン原子である場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、前記炭化水素基の炭素数が20を超える場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、前記炭化水素基が炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基である場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現し、分散性により優れる酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
に係る発明によれば、前記飽和脂肪族炭化水素基の炭素数が1以上3以下である場合に比べて、可視光領域においてより高い光触媒機能を発現し、分散性により優れる酸化チタンエアロゲル粒子が提供される。
According to < 1 > , it exhibits a higher photocatalytic function even in the visible light region and has dispersibility as compared with titanium oxide particles having absorption only at a wavelength of less than 450 nm in the visible absorption spectrum and having a BET specific surface area of less than 120. Excellent titanium oxide airgel particles are provided.
According to < 2 > , the amount of decrease in C / Ti on the surface of the titanium oxide airgel particles when the titanium oxide airgel particles are irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 for 20 hours is 0. Titanium oxide airgel particles that exhibit higher photocatalytic function even in the visible light region are provided as compared to the case where it is less than 01 or more than 0.3.
According to the invention according to < 3 > , oxidation exhibiting a higher photocatalytic function even in the visible light region as compared with titanium oxide aerogel particles having absorption only in a part of the wavelength range of 400 nm or more and 800 nm or less in the visible absorption spectrum. Titanium aerogel particles are provided.
According to the invention according to < 4 > , the photocatalyst is higher in the visible light region than when the volume average particle size is less than 0.1 μm or more than 3 μm, or the volume particle size distribution is less than 1.5 or more than 10. Titanium oxide airgel particles that exhibit their function are provided.
According to the invention according to < 5 > , titanium oxide airgel particles exhibiting a higher photocatalytic function in the visible light region than when the average diameter of the primary particles is less than 1 nm or more than 120 nm are provided.
According to the invention according to < 6 > , titanium oxide airgel particles exhibiting a higher photocatalytic function in the visible light region as compared with the case where the metal atom is an aluminum atom or a titanium atom are provided.
According to the invention according to < 7 > , titanium oxide airgel particles exhibiting a higher photocatalytic function in the visible light region as compared with the case where the hydrocarbon group has more than 20 carbon atoms are provided.
According to the invention according to < 8 > , a higher photocatalytic function is exhibited in the visible light region and the dispersibility is superior as compared with the case where the hydrocarbon group is an aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms. Titanium oxide aerogel particles are provided.
According to the invention according to < 9 > , titanium oxide exhibits a higher photocatalytic function in the visible light region and is superior in dispersibility as compared with the case where the saturated aliphatic hydrocarbon group has 1 or more and 3 or less carbon atoms. Aerogel particles are provided.

10に係る発明によれば、分散液から溶媒を除去する工程を大気中で行う場合に比べて、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法が提供される。
1112又は13に係る発明によれば、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm未満にのみに吸収を持ち、BET比表面積が120未満である酸化チタン粒子に比べて、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子を用いた光触媒形成用組成物、光触媒又は構造体が提供される。
According to the invention according to < 10 > , there is provided a method for producing titanium oxide airgel particles which exhibits a high photocatalytic function even in the visible light region as compared with the case where the step of removing the solvent from the dispersion liquid is performed in the atmosphere. ..
According to the invention according to < 11 > , < 12 > or < 13 > , the visible light region has absorption only at a wavelength of less than 450 nm in the visible absorption spectrum, as compared with titanium oxide particles having a BET specific surface area of less than 120. Also provided are a photocatalyst forming composition, a photocatalyst or a structure using titanium oxide aerogel particles exhibiting a high photocatalytic function.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the titanium oxide airgel particles which concerns on this embodiment.

以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described. These explanations and examples are illustrative of embodiments and do not limit the scope of the invention.

本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。 When referring to the amount of each component in the composition in the present disclosure, if a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified, the plurality of species present in the composition. It means the total amount of substances.

本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。 In the present disclosure, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes.

<酸化チタンエアロゲル粒子>
本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、BET比表面積が120m/g以上1000m/g以下であり、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持ち、炭化水素基を有する金属原子が酸素原子を介して表面に結合しており、表面における炭素CとチタンTiとの元素比C/Tiが0.3以上0.5以下である。
<Titanium oxide airgel particles>
The titanium oxide aerogel particles according to the present embodiment have a BET specific surface area of 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, have absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum, and a metal atom having a hydrocarbon group is oxygen. It is bonded to the surface via an atom, and the elemental ratio C / Ti of carbon C and titanium Ti on the surface is 0.3 or more and 0.5 or less.

ここで、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の模式図を図1に示す。図1に示すように、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集したエアロゲル構造を有する。
なお、「エアロゲル」とは、一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集した構造を指す。そして、エアロゲル粒子の内部は、3次元網目状の微細構造となっており、数nmの球状体が結合したクラスター構造を有する。
Here, a schematic diagram of titanium oxide airgel particles according to this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment have an airgel structure in which the primary particles aggregate while forming a porous structure.
The term "airgel" refers to a structure in which primary particles are aggregated while forming a porous structure. The inside of the airgel particles has a three-dimensional network-like fine structure, and has a cluster structure in which spherical bodies of several nm are bonded.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、上記構成により、可視光領域においても高い光触媒機能を発現し、また、分散性に優れる。この理由は、次のように推測される。 The titanium oxide airgel particles according to the present embodiment exhibit a high photocatalytic function even in the visible light region and have excellent dispersibility due to the above configuration. The reason for this is presumed as follows.

まず、通常、光触媒としての未処理の酸化チタン粒子は、紫外光を吸収することにより光触媒機能(光触媒活性)を発揮する。このため、未処理の酸化チタン粒子は、紫外光を十分に確保できる晴れた日の昼間は光触媒機能が発揮されるものの、夜又は日陰には十分な機能を発揮でき難い。例えば、未処理の酸化チタン粒子を外壁材に用いた場合は、日向と日陰では耐汚染性能が低下する傾向がある。また、未処理の酸化チタン粒子を空気清浄機又は浄水器等に用いた場合は、機器の内部に、紫外線の光源となるブラックライト等を設置するなど、設置空間が必要になる場合がある。 First, usually, untreated titanium oxide particles as a photocatalyst exert a photocatalytic function (photocatalytic activity) by absorbing ultraviolet light. For this reason, the untreated titanium oxide particles exhibit a photocatalytic function during the daytime on a sunny day when sufficient ultraviolet light can be secured, but cannot exhibit a sufficient function at night or in the shade. For example, when untreated titanium oxide particles are used as the outer wall material, the stain resistance tends to decrease in the sun and shade. Further, when untreated titanium oxide particles are used in an air purifier, a water purifier, or the like, an installation space may be required, such as installing a black light or the like as a light source of ultraviolet rays inside the device.

近年、可視光の光吸収で光触媒機能(光触媒活性)を発現する酸化チタン粒子も知られている。例えば、このような可視光吸収型の酸化チタン粒子としては、異種金属(鉄、銅、タングステン等)を酸化チタンに付着させた酸化チタンエアロゲル粒子、窒素元素、イオウ元素等をドーピングした酸化チタン粒子等が知られている。一方で、光触媒機能が高くなると、光触媒材料を基材表面に固定化するための有機樹脂などのバインダーを分解したり、基材そのものを劣化させるなどの問題もある。 In recent years, titanium oxide particles that exhibit a photocatalytic function (photocatalytic activity) by absorbing visible light are also known. For example, such visible light absorption type titanium oxide particles include titanium oxide airgel particles in which dissimilar metals (iron, copper, tungsten, etc.) are adhered to titanium oxide, and titanium oxide particles doped with element nitrogen, element sulfur, and the like. Etc. are known. On the other hand, when the photocatalyst function is enhanced, there are problems such as decomposition of a binder such as an organic resin for immobilizing the photocatalyst material on the surface of the base material and deterioration of the base material itself.

また、これまで知られている酸化チタン系の光触媒材料は、その殆どが親水性であるため、材料を固定化するために用いる有機・無機バインダーとの親和性が低い傾向があり、粒子が凝集し易く、光触媒性能の低下やバインダーからの脱離といった問題が生じやすかった。この問題に対し表面処理剤等により材料表面を処理する方法があるが、この方法によると粒子凝集やバインダーへの分散性は向上するものの、表面処理剤が光触媒材料の表面を覆うことで光触媒性能が低下することがあった。 In addition, since most of the titanium oxide-based photocatalytic materials known so far are hydrophilic, they tend to have a low affinity with the organic / inorganic binder used for immobilizing the material, and the particles agglomerate. It was easy to do, and problems such as deterioration of photocatalytic performance and desorption from the binder were likely to occur. There is a method of treating the surface of the material with a surface treatment agent or the like to solve this problem. Although this method improves particle aggregation and dispersibility in the binder, the surface treatment agent covers the surface of the photocatalyst material to provide photocatalytic performance. May decrease.

従って、可視光領域においても高い光触媒機能を発現し、粒子凝集性が少なくバインダーへの分散性が良好な光触媒粒子が求められている。 Therefore, there is a demand for photocatalytic particles that exhibit a high photocatalytic function even in the visible light region, have low particle cohesiveness, and have good dispersibility in a binder.

それに対して、BET比表面積が200m/g以上1000m/g以下であり、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持ち、表面に酸素原子を介して炭化水素基を有する金属原子が結合しており、表面における炭素CとチタンTiとの元素比C/Tiが0.3以上1.5以下であるようにする。 On the other hand, the BET specific surface area is 200 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, has absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum, and a metal atom having a hydrocarbon group is bonded to the surface via an oxygen atom. The element ratio C / Ti of carbon C and titanium Ti on the surface is set to 0.3 or more and 1.5 or less.

前記粒子表面における元素比C/Tiが0.3以上1.5以下である酸化チタンエアロゲル粒子は、炭化水素基を有する金属含有化合物により表面処理した通常の酸化チタン粒子や未処理の酸化チタン粒子と比べ、適度なC/Tiを示している。
酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるC/Tiが0.3以上1.5以下であることにより、酸化チタンエアロゲル粒子表面における炭化水素基等の炭素量が適度であり、波長450nm及び750nmに十分な吸収を有し、可視光領域において高い光触媒機能を発現する。また、適度な酸化チタンエアロゲル粒子表面における炭化水素基等の炭素量により粒子凝集性が少なくバインダーへの分散性が向上する。
前記C/Tiが0.3未満であると、酸化チタンエアロゲル粒子表面における炭素量が少ないため、波長450nm及び750nmに十分な吸収が得られず、可視光領域における光触媒機能が劣り、また粒子凝集性やバインダーへの分散性が劣る。また、前記C/Ti元素比が1.5を超えると、酸化チタンエアロゲル粒子表面における炭化水素基の量が多いため、酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるチタニア等の光触媒活性部分の露出量が減少し、可視光領域における光触媒機能が劣る。
The titanium oxide aerogel particles having an element ratio C / Ti on the surface of the particles of 0.3 or more and 1.5 or less are ordinary titanium oxide particles surface-treated with a metal-containing compound having a hydrocarbon group or untreated titanium oxide particles. Compared with, it shows an appropriate C / Ti.
When the C / Ti on the surface of the titanium oxide aerogel particles is 0.3 or more and 1.5 or less, the amount of carbon such as hydrocarbon groups on the surface of the titanium oxide aerogel particles is appropriate, and sufficient absorption is performed at wavelengths of 450 nm and 750 nm. It has a high photocatalytic function in the visible light region. Further, due to the appropriate amount of carbon such as hydrocarbon groups on the surface of titanium oxide airgel particles, the particle agglomeration property is small and the dispersibility in the binder is improved.
When the C / Ti is less than 0.3, the amount of carbon on the surface of the titanium oxide airgel particles is small, so that sufficient absorption cannot be obtained at wavelengths of 450 nm and 750 nm, the photocatalytic function in the visible light region is inferior, and the particle aggregation Poor property and dispersibility in binder. Further, when the C / Ti element ratio exceeds 1.5, the amount of hydrocarbon groups on the surface of the titanium oxide airgel particles is large, so that the exposure amount of the photocatalytically active portion such as titania on the surface of the titanium oxide airgel particles is reduced. The photocatalytic function in the visible light region is inferior.

また、一般的に、未処理の酸化チタン粒子は粒径、粒径分布、及び粒子形状の制御自由度が低く、粒子凝集性が高い傾向がある。このため、樹脂中、液体中での酸化チタン粒子の分散性が悪く、1)光触媒機能が発揮されに難い、2)フィルム等の透明性、塗布液の塗膜の均一性が低下し易い傾向がある。
しかし、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、前記母粒子の表面に酸素原子を介して結合する金属原子が炭化水素基を有しているため、塗膜中における一次粒子の分散性も確保されている。このため、均一に近い塗膜が形成でき、効率良く酸化チタンエアロゲル粒子に光が当たり、光触媒機能が発揮され易くなる。また、フィルム等の透明性、塗布液の塗膜の均一性も高まりデザイン性も保たれる。その結果、例えば、外壁材、板、パイプ、不織布(セラミック等の不織布)の表面に、酸化チタンエアロゲル粒子を含む塗料を塗着するとき、酸化チタンエアロゲル粒子の凝集、塗布欠陥が抑制され、長期にわたり、光触媒機能が発揮され易くなる。
Further, in general, untreated titanium oxide particles have a low degree of freedom in controlling the particle size, particle size distribution, and particle shape, and tend to have high particle agglomeration. For this reason, the dispersibility of titanium oxide particles in the resin and liquid is poor, and 1) it is difficult to exert the photocatalytic function, 2) the transparency of the film and the like, and the uniformity of the coating film of the coating liquid tend to deteriorate. There is.
However, in the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment, since the metal atom bonded to the surface of the mother particle via an oxygen atom has a hydrocarbon group, the dispersibility of the primary particles in the coating film is also ensured. Has been done. Therefore, a nearly uniform coating film can be formed, and the titanium oxide airgel particles are efficiently exposed to light, and the photocatalytic function is easily exhibited. In addition, the transparency of the film and the like and the uniformity of the coating film of the coating liquid are improved, and the design is maintained. As a result, for example, when a paint containing titanium oxide airgel particles is applied to the surface of an outer wall material, a plate, a pipe, or a non-woven fabric (a non-woven fabric such as ceramic), aggregation and coating defects of the titanium oxide aerogel particles are suppressed for a long period of time. The photocatalytic function is easily exhibited.

更に、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、粒子中に多くの細孔、空隙を有することから、従来の非多孔質の酸化チタン粒子よりも粒径の割に高いBET比表面積(120m/g以上1000m/g以下のBET比表面積)を有し、更に有機金属化合物が酸素原子を介して表面に結合していることが相まって、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持つ、即ち、酸化チタンエアロゲル粒子が可視光領域においても光触媒機能(つまり高い可視光応答性)を発現し、また、分散性に優れると推測される。 Further, since the titanium oxide aerogel particles according to the present embodiment have many pores and voids in the particles, the BET specific surface area (120 m 2 ) is higher than that of the conventional non-porous titanium oxide particles for the particle size. It has a BET specific surface area (/ g or more and 1000 m 2 / g or less), and has absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum due to the fact that the organic metal compound is bonded to the surface via oxygen atoms. That is, it is presumed that the titanium oxide aerogel particles exhibit a photocatalytic function (that is, high visible light responsiveness) even in the visible light region and have excellent dispersibility.

以上から、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、上記構成により、粒子の分散性に優れ、可視光領域においても高い光触媒機能を発現すると推測される。 From the above, it is presumed that the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment have excellent particle dispersibility and exhibit a high photocatalytic function even in the visible light region due to the above configuration.

以下、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the titanium oxide airgel particles according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、BET比表面積が120m/g以上1000m/g以下である。BET比表面積が120m/g以上であると、量に対して表面積が大きく、光分解対象物を吸着しうる面積が大きくなり、光分解対象物を吸着しやすくなることで光触媒機能が高まる。BET比表面積が1000m/g以下であると、粗大粒子(粒径が20μmを超える粒子)の割合が少なく、後述する光触媒形成用組成物、光触媒又は構造体において粒子分散性が向上し、高い光触媒機能が発現しやすい。以上の理由により、酸化チタンエアロゲル粒子のBET比表面積を上記範囲にすると、可視光領域において高い光触媒機能を発現させやすくなる。
上記の観点から、酸化チタンエアロゲル粒子のBET比表面積は、120m/g以上1000m/g以下であり、150m/g以上900m/g以下がより好ましく、180m/g以上800m/g以下が更に好ましい。
The titanium oxide airgel particles according to the present embodiment have a BET specific surface area of 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less. When the BET specific surface area is 120 m 2 / g or more, the surface area is large with respect to the amount, the area where the photodegradable object can be adsorbed becomes large, and the photocatalytic object is easily adsorbed, so that the photocatalytic function is enhanced. When the BET specific surface area is 1000 m 2 / g or less, the proportion of coarse particles (particles having a particle size of more than 20 μm) is small, and the particle dispersibility is improved and high in the photocatalyst forming composition, photocatalyst or structure described later. The photocatalytic function is easy to develop. For the above reasons, when the BET specific surface area of the titanium oxide airgel particles is set within the above range, it becomes easy to develop a high photocatalytic function in the visible light region.
From the above viewpoint, the BET specific surface area of the titanium oxide airgel particles is 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, more preferably 150 m 2 / g or more and 900 m 2 / g or less, and 180 m 2 / g or more and 800 m 2 / g. It is more preferably g or less.

酸化チタンエアロゲル粒子のBET比表面積は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。詳細な測定方法は、後述の[実施例]に記載するとおりである。 The BET specific surface area of the titanium oxide airgel particles is determined by a gas adsorption method using nitrogen gas. The detailed measurement method is as described in [Example] described later.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径は、0.1μm以上3μm以下であることが好ましい。体積平均粒径が0.1μm以上であると、多孔構造を形成しやすく比表面積が大きくなり、光分解対象物の吸着性が向上しやすい。それにより高い光触媒効果が発現されやすくなる。体積平均粒径が3μm以下であると、粗大粒子(粒径が20μmを超える粒子)が少なく、後述する光触媒形成組成物、光触媒または構造体において酸化チタンエアロゲル粒子の分散性が向上し、光触媒機能が高まる。以上の理由により、酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径を上記範囲にすると、可視光領域において高い光触媒機能を発現させやすくなる。
上記の観点から、酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径は、0.3μm以上2.8μm以下がより好ましく、0.5μm以上2.5μm以下が更に好ましい。
The volume average particle size of the titanium oxide airgel particles according to this embodiment is preferably 0.1 μm or more and 3 μm or less. When the volume average particle size is 0.1 μm or more, a porous structure is easily formed, the specific surface area is large, and the adsorptivity of the photodegradable object is easily improved. As a result, a high photocatalytic effect is likely to be exhibited. When the volume average particle size is 3 μm or less, the number of coarse particles (particles having a particle size exceeding 20 μm) is small, and the dispersibility of the titanium oxide airgel particles is improved in the photocatalyst forming composition, photocatalyst or structure described later, and the photocatalyst function is improved. Will increase. For the above reasons, when the volume average particle size of the titanium oxide airgel particles is within the above range, it becomes easy to develop a high photocatalytic function in the visible light region.
From the above viewpoint, the volume average particle size of the titanium oxide airgel particles is more preferably 0.3 μm or more and 2.8 μm or less, and further preferably 0.5 μm or more and 2.5 μm or less.

酸化チタンエアロゲル粒子の粒径とは、凝集粒子の粒径(凝集径)である。酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径とは、体積基準の粒度分布において小径側から累積50%の粒径である。 The particle size of the titanium oxide airgel particles is the particle size (aggregation diameter) of the aggregated particles. The volume average particle size of the titanium oxide airgel particles is a particle size of 50% cumulative from the small diameter side in the volume-based particle size distribution.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の体積粒度分布は、1.5以上10以下であることが好ましい。体積粒度分布が1.5以上であると、多孔構造を形成しやすく比表面積が大きくなり、光分解対象物の吸着性が向上しやすい。それにより高い光触媒効果が発現されやすくなる。体積粒度分布が10以下であると、粗大粒子(粒径が20μmを超える粒子)が少なく、後述する光触媒形成組成物、光触媒または構造体において酸化チタンエアロゲル粒子の分散性が向上し、光触媒機能が高まる。以上の理由により、酸化チタンエアロゲル粒子の体積粒度分布を上記範囲にすると、可視光領域において高い光触媒機能を発現させやすくなる。
上記の観点から、酸化チタンエアロゲル粒子の体積粒度分布は、1.5以上10以下が好ましく、2以上9以下がより好ましく、3以上7以下が更に好ましい。
The volume particle size distribution of the titanium oxide airgel particles according to this embodiment is preferably 1.5 or more and 10 or less. When the volume particle size distribution is 1.5 or more, a porous structure is easily formed, the specific surface area is large, and the adsorptivity of the photodecomposition object is easily improved. As a result, a high photocatalytic effect is likely to be exhibited. When the volume particle size distribution is 10 or less, the number of coarse particles (particles having a particle size exceeding 20 μm) is small, the dispersibility of the titanium oxide airgel particles is improved in the photocatalyst forming composition, photocatalyst or structure described later, and the photocatalyst function is improved. It will increase. For the above reasons, when the volume particle size distribution of the titanium oxide airgel particles is within the above range, it becomes easy to develop a high photocatalytic function in the visible light region.
From the above viewpoint, the volume particle size distribution of the titanium oxide airgel particles is preferably 1.5 or more and 10 or less, more preferably 2 or more and 9 or less, and further preferably 3 or more and 7 or less.

本実施形態において酸化チタンエアロゲル粒子の体積粒度分布は、(D90v÷D10v)1/2と定義される。ここで、D90vは、体積基準の粒度分布において小径側から累積90%の粒径であり、D10vは、体積基準の粒度分布において小径側から累積10%の粒径である。 In this embodiment, the volume particle size distribution of titanium oxide airgel particles is defined as (D90v ÷ D10v) 1/2 . Here, D90v has a cumulative particle size of 90% from the small diameter side in the volume-based particle size distribution, and D10v has a cumulative 10% particle size from the small diameter side in the volume-based particle size distribution.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、一次粒子の平均径(平均一次粒子径)が1nm以上120nm以下であることが好ましい。前記一次粒子の平均径が1nm以上であると、凝集粒子の表面の細孔径が適度な大きさとなり、光分解対象物の吸着性が向上することにより可視光領域における光触媒機能を発現しやすい。前記一次粒子の平均径が120nm以下であると、一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集しやすく、凝集粒子が可視光領域において高い光触媒機能を発現しやすい。
上記の観点から、前記一次粒子の平均径は、1nm以上120nm以下が好ましく、5nm以上100nm以下がより好ましく、10nm以上90nm以下が更に好ましい。
The titanium oxide airgel particles according to the present embodiment preferably have an average primary particle diameter (average primary particle diameter) of 1 nm or more and 120 nm or less from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region. When the average diameter of the primary particles is 1 nm or more, the pore diameter on the surface of the aggregated particles becomes an appropriate size, and the adsorptivity of the photodegradable object is improved, so that the photocatalytic function in the visible light region is likely to be exhibited. When the average diameter of the primary particles is 120 nm or less, the primary particles tend to aggregate while forming a porous structure, and the aggregated particles tend to exhibit a high photocatalytic function in the visible light region.
From the above viewpoint, the average diameter of the primary particles is preferably 1 nm or more and 120 nm or less, more preferably 5 nm or more and 100 nm or less, and further preferably 10 nm or more and 90 nm or less.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持つ。 The titanium oxide airgel particles according to the present embodiment have absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm、600nm及び750nmに吸収を持つことが好ましく、可視吸収スペクトルにおいて波長450nm以上750nm以下の全範囲に吸収を持つことがより好ましく、可視吸収スペクトルにおいて波長400nm以上800nm以下の全範囲に吸収を持つことが特に好ましい。 The titanium oxide aerogel particles according to the present embodiment preferably have absorption at wavelengths of 450 nm, 600 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum, and have a wavelength of 450 nm or more in the visible absorption spectrum, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region. It is more preferable to have absorption in the entire range of 750 nm or less, and it is particularly preferable to have absorption in the entire range of wavelengths of 400 nm or more and 800 nm or less in the visible absorption spectrum.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、紫外可視吸収スペクトルにおいて、波長350nmの吸光度を1としたとき、波長450nmの吸光度が0.02以上(より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上)であることが好ましく、波長600nmの吸光度が0.02以上(より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上)であることが好ましく、波長750nmの吸光度が0.02以上(より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上)であることが好ましい。 The titanium oxide aerogel particles according to the present embodiment have an absorbance at a wavelength of 450 nm of 0.02 or more when the absorbance at a wavelength of 350 nm is 1 in the ultraviolet-visible absorption spectrum from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region. (More preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2 or more), and the absorbance at a wavelength of 600 nm is 0.02 or more (more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2 or more). It is preferable that the absorbance at a wavelength of 750 nm is 0.02 or more (more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2 or more).

酸化チタンエアロゲル粒子の紫外可視吸収スペクトルは、波長200nm乃至900nmの範囲の拡散反射スペクトルを測定し、拡散反射スペクトルからKubelka-Munk変換により理論的に各波長における吸光度を求めて得る。
紫外可視吸収スペクトルの測定は、次に示す方法により測定される。
まず、測定対象となる酸化チタンエアロゲル粒子をテトラヒドロフランに分散させた後、ガラス基板上に塗布し、大気中、24℃で乾燥させる。測定は、拡散反射配置で測定し、Kubelka-Munk変換により理論的に吸光度を求めた。拡散反射スペクトルは、分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製:U-4100)[測定条件;スキャンスピード:600nm、スリット幅:2nm、サンプリング間隔:1nm、全反射率測定モードで測定]により、波長200nm以上900nm以下の範囲を反射率で測定し、Kubelka-Munk変換をし可視吸収スペクトルを得る。
The ultraviolet visible absorption spectrum of the titanium oxide aerogel particles is obtained by measuring the diffuse reflection spectrum in the wavelength range of 200 nm to 900 nm and theoretically obtaining the absorbance at each wavelength from the diffuse reflection spectrum by Kubelka-Munk conversion.
The ultraviolet-visible absorption spectrum is measured by the following method.
First, titanium oxide airgel particles to be measured are dispersed in tetrahydrofuran, then coated on a glass substrate and dried in the air at 24 ° C. The measurement was performed with a diffuse reflection arrangement, and the absorbance was theoretically determined by the Kubelka-Munk conversion. The diffuse reflection spectrum is measured by a spectrophotometer (Measured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd .: U-4100) [Measurement conditions; scan speed: 600 nm, slit width: 2 nm, sampling interval: 1 nm, measured in total reflectance measurement mode]. The wavelength range of 200 nm or more and 900 nm or less is measured by the reflectance, and Kubelka-Munk conversion is performed to obtain a visible absorption spectrum.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、表面における元素比C/Tiが0.3以上1.5以下であり、酸化チタンエアロゲル粒子に対して波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を20時間照射した場合の、前記紫外線照射の前後での前記酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるC/Tiの減少量は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現させる観点から、0.01以上0.3以下であることが好ましく、0.02以上0.25以下であることがより好ましく、0.03以上0.2以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を20時間照射した場合の、前記紫外線照射の前後での前記酸化チタンエアロゲル粒子表面におけるC/Tiの減少量が0.01以上0.3以下のものが得られる。この理由は定かではないが、本実施形態における酸化チタンエアロゲル粒子は多孔質体構造を持つことで、紫外線照射時にも表面元素Cが壊されず、紫外線照射前後で構造変化が小さくなるためと推察される。
可視光領域においても高い光触媒機能を発現させる観点から、酸化チタンエアロゲル粒子は、表面における元素比C/Tiが、0.3以上1.5以下であることが好ましく、0.4以上1.3以下であることがより好ましく、0.5以上1.2以下であることが更に好ましく、0.6以上1.0以下であることが特に好ましい。
The titanium oxide aerogel particles according to the present embodiment have an element ratio C / Ti on the surface of 0.3 or more and 1.5 or less, and have a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 with respect to the titanium oxide aerogel particles. The amount of decrease in C / Ti on the surface of the titanium oxide aerogel particles before and after the irradiation with ultraviolet rays for 20 hours is 0.01 or more from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region. It is preferably 3 or less, more preferably 0.02 or more and 0.25 or less, and particularly preferably 0.03 or more and 0.2 or less.
The titanium oxide airgel particles according to the present embodiment are C / Ti on the surface of the titanium oxide airgel particles before and after the ultraviolet irradiation when irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 for 20 hours. Those having a reduction amount of 0.01 or more and 0.3 or less can be obtained. Although the reason for this is not clear, it is presumed that the titanium oxide airgel particles in the present embodiment have a porous body structure, so that the surface element C is not destroyed even when irradiated with ultraviolet rays, and the structural change becomes small before and after irradiation with ultraviolet rays. Ru.
From the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region, the titanium oxide airgel particles preferably have an element ratio C / Ti on the surface of 0.3 or more and 1.5 or less, preferably 0.4 or more and 1.3. It is more preferably 0.5 or more and 1.2 or less, and particularly preferably 0.6 or more and 1.0 or less.

酸化チタンエアロゲル粒子表面における元素比C/Tiの測定は、次に示す方法により測定される。まず、測定対象となる酸化チタンエアロゲル粒子に対して、X線光電子分光(XPS)分析装置(日本電子(株)製JPS-9000MX)を使用し、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を20mAに設定して測定し、各元素のピークの強度からC/Tiを算出する。 The element ratio C / Ti on the surface of the titanium oxide airgel particles is measured by the following method. First, for the titanium oxide aerogel particles to be measured, an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyzer (JPS-9000MX manufactured by JEOL Ltd.) is used, and MgKα rays are used as an X-ray source to control the acceleration voltage. The emission current is set to 10 kV and the emission current is set to 20 mA for measurement, and C / Ti is calculated from the peak intensity of each element.

酸化チタンエアロゲル粒子表面に対する紫外線の照射は、波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を照射するものとする。紫外線の照射開始時の酸化チタンエアロゲル粒子の温度は15℃以上30℃以下で行うものとし、照射時間は20時間で行うものとする。
前記紫外線の照射後、前記方法により、C/Tiを測定し、前記紫外線の照射前後におけるC/Tiの減少量を算出する。
The surface of the titanium oxide airgel particles is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 . The temperature of the titanium oxide airgel particles at the start of irradiation with ultraviolet rays shall be 15 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and the irradiation time shall be 20 hours.
After the irradiation with the ultraviolet rays, C / Ti is measured by the above method, and the amount of decrease in C / Ti before and after the irradiation with the ultraviolet rays is calculated.

本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、未処理の酸化チタンエアロゲル粒子を、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物により表面処理し、そして、加熱処理により前記炭化水素基の一部を酸化又は炭化してなる酸化チタンエアロゲル粒子であることが好ましい。本開示において、有機金属化合物により表面処理されていない酸化チタンエアロゲル粒子を「未処理の酸化チタンエアロゲル粒子」という。本開示において、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物を「有機金属化合物」という。 In the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment, untreated titanium oxide airgel particles are surface-treated with a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group, and a part of the hydrocarbon group is oxidized or heat-treated. It is preferably carbonized titanium oxide airgel particles. In the present disclosure, titanium oxide airgel particles that have not been surface-treated with an organometallic compound are referred to as "untreated titanium oxide airgel particles". In the present disclosure, a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group is referred to as an "organic metal compound".

[未処理の酸化チタンエアロゲル粒子]
未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、有機金属化合物により表面処理されていない酸化チタンエアロゲル粒子であり、他の表面処理を除外するものではない。本実施形態において未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、有機金属化合物による表面処理も、他の表面処理も、されていない酸化チタンエアロゲル粒子であることが好ましい。
[Untreated titanium oxide airgel particles]
The untreated titanium oxide airgel particles are titanium oxide airgel particles that have not been surface-treated with an organometallic compound, and do not exclude other surface treatments. The untreated titanium airgel particles in the present embodiment are preferably titanium oxide airgel particles that have not been surface-treated with an organic metal compound or other surface treatments.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子のBET比表面積は、高い光触媒機能を発現する観点から、120m/g以上1000m/g以下が好ましく、150m/g以上900m/g以下がより好ましく、180m/g以上800m/g以下が更に好ましい。 The BET specific surface area of the untreated titanium oxide airgel particles is preferably 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, more preferably 150 m 2 / g or more and 900 m 2 / g or less, and 180 m from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function. More preferably, it is 2 / g or more and 800 m 2 / g or less.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径は、高い光触媒機能を発現する観点から、0.1μm以上3μm以下が好ましく、0.3μm以上2.8μm以下がより好ましく、0.5μm以上2.5μm以下が更に好ましい。 The volume average particle size of the untreated titanium oxide airgel particles is preferably 0.1 μm or more and 3 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 2.8 μm or less, and 0.5 μm or more, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function. 5 μm or less is more preferable.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、高い光触媒機能を発現する観点から、酸化チタン粒子(一次粒子)が多孔構造を形成しつつ凝集した凝集粒子であることが好ましい。この場合、酸化チタン粒子(一次粒子)の平均径は、1nm以上120nm以下が好ましく、5nm以上100nm以下がより好ましく、10nm以上90nm以下が更に好ましい。 The untreated titanium oxide airgel particles are preferably aggregated particles in which titanium oxide particles (primary particles) are aggregated while forming a porous structure from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function. In this case, the average diameter of the titanium oxide particles (primary particles) is preferably 1 nm or more and 120 nm or less, more preferably 5 nm or more and 100 nm or less, and further preferably 10 nm or more and 90 nm or less.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法は、特に制限されないが、BET比表面積の範囲を前記範囲に制御する観点から、チタンアルコキシドを材料に用いたゾルゲル法が好ましい。ゾルゲル法によって製造された酸化チタンエアロゲル粒子は、分散液中において、一次粒子が凝集した多孔構造を有する二次粒子を形成しており、前記範囲のBET比表面積を実現できる。 The method for producing untreated titanium oxide airgel particles is not particularly limited, but a sol-gel method using titanium alkoxide as a material is preferable from the viewpoint of controlling the range of the BET specific surface area to the above range. The titanium oxide airgel particles produced by the sol-gel method form secondary particles having a porous structure in which the primary particles are aggregated in the dispersion liquid, and the BET specific surface area in the above range can be realized.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、チタンアルコキシドの加水分解縮合物からなることが好ましい。ただし、チタンアルコキシドのアルコキシ基の一部が未反応のまま粒子に残留していてもよい。 The untreated titanium oxide airgel particles are preferably made of a hydrolyzed condensate of titanium alkoxide. However, some of the alkoxy groups of the titanium alkoxide may remain unreacted in the particles.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、ケイ素やアルミニウム等のチタン以外の金属元素を少量含んでいてもよい。未処理の酸化チタンエアロゲル粒子がケイ素を含む場合、ケイ素とチタンとの元素比Si/Tiが0.05以下までのケイ素含有は、酸化チタンエアロゲル粒子が可視光領域において高い光触媒機能を発現することへの影響はない。 The untreated titanium oxide airgel particles may contain a small amount of metal elements other than titanium such as silicon and aluminum. When the untreated titanium oxide airgel particles contain silicon, the silicon content of silicon to titanium element ratio Si / Ti up to 0.05 means that the titanium oxide airgel particles exhibit high photocatalytic function in the visible light region. There is no effect on.

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子を構成する一次粒子の結晶構造は、ブルッカイト型、アナターゼ型、ルチル型のいずれでもよく、これらの単結晶構造を有してもよく、これらが共存する混晶構造を有してもよい。酸化チタンエアロゲル粒子を構成する一次粒子の結晶構造は、加熱処理温度の高低を調整することにより制御できる。 The crystal structure of the primary particles constituting the untreated titanium oxide aerogel particles may be any of a brucite type, anatase type, and rutile type, and may have a single crystal structure of these, or a mixed crystal structure in which these coexist. You may have. The crystal structure of the primary particles constituting the titanium oxide airgel particles can be controlled by adjusting the temperature of the heat treatment.

[有機金属化合物]
本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の表面には、有機金属化合物が酸素原子を介して結合している。有機金属化合物は、可視光応答性をより発現しやすい観点から、金属原子、炭素原子、水素原子及び酸素原子のみからなる金属化合物であることが好ましい。
[Organometallic compounds]
An organometallic compound is bonded to the surface of the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment via oxygen atoms. The organic metal compound is preferably a metal compound consisting only of a metal atom, a carbon atom, a hydrogen atom and an oxygen atom from the viewpoint of more easily exhibiting visible light responsiveness.

有機金属化合物は、可視光応答性をより発現しやすい観点から、該有機金属化合物中の金属原子Mに直接結合した酸素原子Oを介して酸化チタンエアロゲル粒子の表面に結合していること、即ち、M-O-Tiなる共有結合によって酸化チタンエアロゲル粒子の表面に結合していることが好ましい。 The organic metal compound is bonded to the surface of the titanium oxide aerogel particles via the oxygen atom O directly bonded to the metal atom M in the organic metal compound from the viewpoint of more easily exhibiting visible light responsiveness. , MO-Ti, preferably bonded to the surface of titanium oxide aerogel particles by a covalent bond.

有機金属化合物としては、可視光応答性をより発現しやすい観点から、金属原子Mと金属原子Mに直接結合した炭化水素基とを有する有機金属化合物が好ましい。該有機金属化合物は、該有機金属化合物中の金属原子Mに直接結合した酸素原子Oを介して酸化チタンエアロゲル粒子の表面に結合していることが好ましい。即ち、酸化チタンエアロゲル粒子の表面には、可視光応答性をより発現しやすい観点から、炭化水素基と、金属原子Mと、酸素原子Oと、チタン原子Tiとが共有結合で順に連なった構造(炭化水素基-M-O-Ti)が存在することが好ましい。 As the organometallic compound, an organometallic compound having a metal atom M and a hydrocarbon group directly bonded to the metal atom M is preferable from the viewpoint of more easily exhibiting visible light responsiveness. The organometallic compound is preferably bonded to the surface of titanium oxide aerogel particles via an oxygen atom O directly bonded to the metal atom M in the organometallic compound. That is, on the surface of the titanium oxide aerogel particles, from the viewpoint of more easily exhibiting visible light responsiveness, a hydrocarbon group, a metal atom M, an oxygen atom O, and a titanium atom Ti are sequentially linked in a covalent bond. It is preferable that (hydrocarbon group-MO-Ti) is present.

有機金属化合物が複数個の炭化水素基を有する場合、少なくとも1個の炭化水素基が、該有機金属化合物中の金属原子に直接結合していることが好ましい。 When the organometallic compound has a plurality of hydrocarbon groups, it is preferable that at least one hydrocarbon group is directly bonded to the metal atom in the organometallic compound.

有機金属化合物における原子間の化学結合状態は、XPSの高分解能分析(ナロースキャン分析)を行うことにより知ることができる。 The chemical bond state between atoms in an organometallic compound can be known by performing high-resolution analysis (narrow scan analysis) of XPS.

有機金属化合物の金属原子としては、ケイ素、アルミニウム又はチタンが好ましく、ケイ素又はアルミニウムがより好ましく、ケイ素が特に好ましい。 As the metal atom of the organometallic compound, silicon, aluminum or titanium is preferable, silicon or aluminum is more preferable, and silicon is particularly preferable.

有機金属化合物が有する炭化水素基としては、炭素数1以上40以下(好ましくは炭素数1以上20以下、より好ましくは炭素数1以上18以下、更に好ましくは炭素数4以上12以下、特に好ましくは炭素数4以上10以下)の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基、又は、炭素数6以上27以下(好ましくは炭素数6以上20以下、より好ましくは炭素数6以上18以下、更に好ましくは炭素数6以上12以下、特に好ましくは炭素数6以上10以下)の芳香族炭化水素基が挙げられる。 The hydrocarbon group contained in the organic metal compound has 1 or more and 40 or less carbon atoms (preferably 1 or more and 20 or less carbon atoms, more preferably 1 or more and 18 or less carbon atoms, still more preferably 4 or more and 12 or less carbon atoms, and particularly preferably. Saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon groups having 4 or more and 10 or less carbon atoms, or 6 or more and 27 or less carbon atoms (preferably 6 or more and 20 or less carbon atoms, more preferably 6 or more and 18 or less carbon atoms, still more preferable. Examples thereof include aromatic hydrocarbon groups having 6 or more and 12 or less carbon atoms, particularly preferably 6 or more and 10 or less carbon atoms.

有機金属化合物が有する炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよいが、分散性の観点から、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、1以上20以下が好ましく、1以上18以下がより好ましく、4以上12以下が更に好ましく、4以上10以下が特に好ましい。 The hydrocarbon group contained in the organic metal compound is preferably an aliphatic hydrocarbon group, more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group, and more preferably an alkyl group, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalyst function and improving dispersibility. Is particularly preferable. The aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched from the viewpoint of dispersibility. The number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 or more and 18 or less, further preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 4 or more and 10 or less.

有機金属化合物としては、炭化水素基を有するシラン化合物が特に好ましい。炭化水素基を有するシラン化合物としては、例えば、クロロシラン化合物、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物(ヘキサメチルジシラザン等)などが挙げられる。 As the organometallic compound, a silane compound having a hydrocarbon group is particularly preferable. Examples of the silane compound having a hydrocarbon group include a chlorosilane compound, an alkoxysilane compound, and a silazane compound (hexamethyldisilazane and the like).

酸化チタンエアロゲル粒子の表面処理に用いる、炭化水素基を有するシラン化合物としては、高い光触媒機能の発揮及び分散性の向上の観点から、式(1):R SiR で表される化合物が好ましい。 The silane compound having a hydrocarbon group used for the surface treatment of titanium oxide airgel particles is a compound represented by the formula (1): R 1 n SiR 2 m from the viewpoint of exhibiting a high photocatalytic function and improving dispersibility. Is preferable.

式(1):R SiR において、Rは炭素数1以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基を表し、Rはハロゲン原子又はアルコキシ基を表し、nは1以上3以下の整数を表し、mは1以上3以下の整数を表し、ただし、n+m=4である。nが2又は3の整数である場合、複数のRは同じ基でもよいし、異なる基でもよい。mが2又は3の整数である場合、複数のRは同じ基でもよいし、異なる基でもよい。 Formula (1): In R 1 n SiR 2 m , R 1 represents a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more and 20 or less carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 or more and 20 or less carbon atoms. 2 represents a halogen atom or an alkoxy group, n represents an integer of 1 or more and 3 or less, m represents an integer of 1 or more and 3 or less, where n + m = 4. When n is an integer of 2 or 3, the plurality of R 1s may be the same group or different groups. When m is an integer of 2 or 3, the plurality of R 2s may be the same group or different groups.

で表される脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよいが、分散性の観点から、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、炭素数1以上20以下が好ましく、炭素数1以上18以下がより好ましく、炭素数4以上12以下が更に好ましく、炭素数4以上10以下が特に好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和及び不飽和のいずれでもよいが、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。 The aliphatic hydrocarbon group represented by R 1 may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched from the viewpoint of dispersibility. The carbon number of the aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 or more and 18 or less, and 4 or more and 12 or less carbons, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalyst function and improving dispersibility. More preferably, the number of carbon atoms is 4 or more and 10 or less, which is particularly preferable. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, but a saturated aliphatic hydrocarbon group is preferable, and an alkyl group is more preferable, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalyst function and improving dispersibility.

飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖状アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等)、分岐鎖状アルキル基(イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基、ターシャリーブチル基、ターシャリーペンチル基、イソペンタデシル基等)、環状アルキル基(シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等)などが挙げられる。 Saturated aliphatic hydrocarbon groups include linear alkyl groups (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group and hexadecyl group. , Icosyl group, etc.), branched chain alkyl group (isopropyl group, isobutyl group, isopentyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group, tertiary butyl group, tertiary pentyl group, isopentadecyl group, etc.), cyclic alkyl group ( Cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, tricyclodecyl group, norbornyl group, adamantyl group, etc.) and the like can be mentioned.

不飽和脂肪族炭化水素基としては、アルケニル基(ビニル基(エテニル基)、1-プロペニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、1-ブテニル基、1-ヘキセニル基、2-ドデセニル基、ペンテニル基等)、アルキニル基(エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、3-ヘキシニル基、2-ドデシニル基等)などが挙げられる。 Examples of the unsaturated aliphatic hydrocarbon group include an alkenyl group (vinyl group (ethenyl group), 1-propenyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 1-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-dodecenyl group, (Pentenyl group, etc.), alkynyl group (ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 3-hexynyl group, 2-dodecynyl group, etc.) and the like.

脂肪族炭化水素基は、置換された脂肪族炭化水素基も含む。脂肪族炭化水素基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロイル基、アクリロイル基等が挙げられる。 Aliphatic hydrocarbon groups also include substituted aliphatic hydrocarbon groups. Examples of the substituent that can be substituted with the aliphatic hydrocarbon group include a halogen atom, an epoxy group, a glycidyl group, a glycidoxy group, a mercapto group, a methacryloyl group, an acryloyl group and the like.

で表される芳香族炭化水素基は、炭素数6以上20以下が好ましく、より好ましくは炭素数6以上18以下、更に好ましくは炭素数6以上12以下、特に好ましくは炭素数6以上10以下である。 The aromatic hydrocarbon group represented by R1 preferably has 6 or more and 20 or less carbon atoms, more preferably 6 or more and 18 or less carbon atoms, still more preferably 6 or more and 12 or less carbon atoms, and particularly preferably 6 or more and 10 carbon atoms. It is as follows.

芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレン基、アントラセン基等が挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthalene group, an anthracene group and the like.

芳香族炭化水素基は、置換された芳香族炭化水素基も含む。芳香族炭化水素基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロイル基、アクリロイル基等が挙げられる。 Aromatic hydrocarbon groups also include substituted aromatic hydrocarbon groups. Examples of the substituent that can be substituted with the aromatic hydrocarbon group include a halogen atom, an epoxy group, a glycidyl group, a glycidoxy group, a mercapto group, a methacryloyl group, an acryloyl group and the like.

で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom represented by R 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like. As the halogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom is preferable.

で表されるアルコキシ基としては、炭素数1以上10以下(好ましくは1以上8以下、より好ましくは3以上8以下)のアルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基、n-ブトキシ基、n-ヘキシロキシ基、2-エチルヘキシロキシ基、3,5,5-トリメチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基は、置換されたアルコキシ基も含む。アルコキシ基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group represented by R2 include an alkoxy group having 1 or more and 10 or less carbon atoms (preferably 1 or more and 8 or less, more preferably 3 or more and 8 or less). Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, a t-butoxy group, an n-butoxy group, an n-hexyloxy group, a 2-ethylhexyloxy group, a 3,5,5-trimethylhexyloxy group and the like. Be done. Alkoxy groups also include substituted alkoxy groups. Examples of the substituent that can be substituted with the alkoxy group include a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, an alkoxy group, an amide group, a carbonyl group and the like.

式(1):R SiR で表される化合物は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、Rが飽和脂肪族炭化水素基である化合物が好ましい。特に、式(1):R SiR で表される化合物は、Rが炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基であり、Rがハロゲン原子又はアルコキシ基であり、nが1以上3以下の整数であり、mが1以上3以下の整数であり、ただし、n+m=4であることが好ましい。 The compound represented by the formula (1): R 1 n SiR 2 m is preferably a compound in which R 1 is a saturated aliphatic hydrocarbon group from the viewpoint of expressing a high photocatalytic function and improving dispersibility. In particular, in the compound represented by the formula (1): R 1 n SiR 2 m , R 1 is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms, and R 2 is a halogen atom or an alkoxy group. It is preferable that n is an integer of 1 or more and 3 or less, m is an integer of 1 or more and 3 or less, and n + m = 4.

式(1):R SiR で表される化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、n-オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン(以上、n=1、m=3);
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジクロロジフェニルシラン(以上、n=2、m=2);
トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルクロロシラン、デシルジメチルクロロシラン、トリフェニルクロロシラン(以上、n=3、m=1);
3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン(以上、Rが、置換された脂肪族炭化水素基又は置換された芳香族炭化水素基である化合物);
などのシラン化合物が挙げられる。シラン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Formula (1): Examples of the compound represented by R 1 n SiR 2 m include vinyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, and hexyltrimethoxysilane. n-octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltriethoxysilane Silane, phenyltrimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, benzyltriethoxysilane, decyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane (above, n = 1, m = 3). );
Didimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dimethyldichlorosilane, dichlorodiphenylsilane (above, n = 2, m = 2);
Trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylchlorosilane, decyldimethylchlorosilane, triphenylchlorosilane (above, n = 3, m = 1);
3-Glysidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane , Γ- (2-Aminoethyl) Aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-Aminoethyl) Aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane (above, R 1 substituted aliphatic hydrocarbons) Compounds that are hydrogen groups or substituted aromatic hydrocarbon groups);
Examples thereof include silane compounds such as. The silane compound may be used alone or in combination of two or more.

式(1)で表されるシラン化合物における炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。上記シラン化合物における炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数1以上18以下の飽和脂肪族炭化水素基がより好ましく、炭素数4以上12以下の飽和脂肪族炭化水素基が更に好ましく、炭素数4以上10以下の飽和脂肪族炭化水素基が特に好ましい。 The hydrocarbon group in the silane compound represented by the formula (1) is preferably an aliphatic hydrocarbon group, preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalyst function and improving dispersibility. Is more preferable, and an alkyl group is particularly preferable. The hydrocarbon group in the silane compound is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more and 20 or less carbon atoms, and a saturated aliphatic hydrocarbon having 1 or more and 18 or less carbon atoms, from the viewpoint of exhibiting a high photocatalyst function and improving dispersibility. A hydrogen group is more preferable, a saturated aliphatic hydrocarbon group having 4 or more and 12 or less carbon atoms is further preferable, and a saturated aliphatic hydrocarbon group having 4 or more and 10 or less carbon atoms is particularly preferable.

有機金属化合物の金属原子がアルミニウムである化合物としては、例えば、ジ-i-プロポキシアルミニウム・エチルアセトアセテート等のアルミニウムキレート;アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミネート系カップリング剤;などが挙げられる。 Examples of the compound in which the metal atom of the organometallic compound is aluminum include aluminum chelates such as di-i-propoxyaluminum and ethylacetoacetate; and aluminate-based coupling agents such as acetoalkoxyaluminum diisopropyrate; ..

有機金属化合物の金属原子がチタンである化合物としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート等のチタネート系カップリング剤;ジ-i-プロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタニウム、ジ-i-プロポキシビス(アセチルアセトナート)チタニウム、ジ-i-プロポキシビス(トリエタノールアミナート)チタニウム、ジ-i-プロポキシチタンジアセテート、ジ-i-プロポキシチタンジプロピオネート等のチタニウムキレート;などが挙げられる。
有機金属化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the compound in which the metal atom of the organic metal compound is titanium include titanium-based coupling agents such as isopropyltriisostearoyl titanate, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate, and bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate; Di-i-propoxybis (ethylacetate acetate) titanium, di-i-propoxybis (acetylacetonate) titanium, di-i-propoxybis (triethanolaminate) titanium, di-i-propoxytitanium diacetate, di -Titanium chelate such as i-propoxytitanium dipropionate; and the like.
The organometallic compound may be used alone or in combination of two or more.

有機金属化合物が表面に結合した酸化チタンエアロゲル粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現することに加えて、下記の観点からも有利である。 Titanium oxide airgel particles having an organometallic compound bonded to the surface are advantageous from the following viewpoints in addition to exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region.

一般的に、酸化チタン粒子は、樹脂中又は溶媒中での分散性がよくなく、それ故、塗膜の均一性が低く、光触媒機能が発揮されにくい傾向がある。
これに対して、有機金属化合物が表面に結合した酸化チタンエアロゲル粒子は、表面に有機金属化合物に由来する炭化水素基を有する故に、樹脂中又は溶媒中での分散性がよい。したがって、均一に近い塗膜が形成でき、効率よく酸化チタンエアロゲル粒子に光が当たり、光触媒機能が発揮されやすい。また、外壁材、板、パイプ、不織布等の表面に、酸化チタンエアロゲル粒子を含む塗料を塗着するとき、酸化チタンエアロゲル粒子の凝集又は塗布欠陥が抑制され、長期にわたり光触媒機能が発揮されやすい。
In general, titanium oxide particles do not have good dispersibility in a resin or a solvent, and therefore, the uniformity of the coating film is low, and the photocatalytic function tends to be difficult to be exhibited.
On the other hand, the titanium oxide aerogel particles having the organometallic compound bonded to the surface have good dispersibility in the resin or the solvent because the surface has a hydrocarbon group derived from the organometallic compound. Therefore, a nearly uniform coating film can be formed, and the titanium oxide airgel particles are efficiently exposed to light, and the photocatalytic function is easily exhibited. Further, when a paint containing titanium oxide airgel particles is applied to the surface of an outer wall material, a plate, a pipe, a non-woven fabric, etc., aggregation or coating defects of the titanium oxide airgel particles are suppressed, and the photocatalytic function is likely to be exhibited for a long period of time.

また、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子は、可視光領域における光触媒機能の観点から、炭素(カーボン)を含むことが好ましい。例えば、炭化水素基を有する金属含有化合物により表面処理した酸化チタンエアロゲル粒子を、加熱等の処理により一部の炭化水素基を酸化分解することで作製される。このような酸化チタンエアロゲル粒子は、酸化チタンエアロゲル粒子の細孔の内部に炭化水素基、炭化水素基が酸化したもの、及び、炭化水素基が炭化した炭素(カーボン)が存在し、つまり酸化チタンエアロゲル粒子の表層から内部にかけて炭化水素基、炭化水素基が酸化したもの、及び、炭化水素基が炭化した炭素(カーボン)が取り込まれていると考えられる。
一方、取り込まれた炭素は、紫外光と共に可視光の光吸収を有し、電荷分離物質及び助触媒として機能すると考えられる。
Further, the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment preferably contain carbon from the viewpoint of photocatalytic function in the visible light region. For example, titanium oxide airgel particles surface-treated with a metal-containing compound having a hydrocarbon group are produced by oxidatively decomposing a part of the hydrocarbon groups by a treatment such as heating. In such titanium oxide aerogel particles, hydrocarbon groups, those in which hydrocarbon groups are oxidized, and carbon in which hydrocarbon groups are carbonized are present inside the pores of the titanium oxide aerogel particles, that is, titanium oxide. It is considered that hydrocarbon groups, oxidized hydrocarbon groups, and carbon carbonized by hydrocarbon groups are incorporated from the surface layer to the inside of the aerogel particles.
On the other hand, the incorporated carbon has light absorption of visible light together with ultraviolet light, and is considered to function as a charge separating substance and a co-catalyst.

<酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法>
本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法は、特に制限はない。例えば、ゾルゲル法により酸化チタンを含む多孔質粒子を得て、この多孔質粒子を有機金属化合物により表面処理することにより得られる。この場合、表面処理した後に多孔質粒子を加熱処理して、加熱処理後の多孔質粒子を、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子とすることが好ましい。
<Manufacturing method of titanium oxide airgel particles>
The method for producing titanium oxide airgel particles according to this embodiment is not particularly limited. For example, it is obtained by obtaining porous particles containing titanium oxide by a sol-gel method and surface-treating the porous particles with an organometallic compound. In this case, it is preferable that the porous particles are heat-treated after the surface treatment to obtain the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment.

以下、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法の形態例を説明する。 Hereinafter, an example of a method for producing titanium oxide airgel particles according to the present embodiment will be described.

酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法は、少なくとも下記の(1)、(2)及び(3)を含むことが好ましく、更に(4)を含むことがより好ましい。
(1)酸化チタンを含む多孔質粒子をゾルゲル法により造粒し、前記多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液を調製する工程(分散液調製工程)。
(2)超臨界二酸化炭素を用いて前記分散液から前記溶媒を除去する工程(溶媒除去工程)。
(3)前記溶媒を除去した後の前記多孔質粒子を、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物により表面処理する工程(表面処理工程)。好ましくは、前記溶媒を除去した後の前記多孔質粒子を、超臨界二酸化炭素中で、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物により表面処理する工程。
(4)前記表面処理した後の前記多孔質粒子を加熱処理する工程(加熱処理工程)。
The method for producing titanium oxide airgel particles preferably contains at least the following (1), (2) and (3), and more preferably contains (4).
(1) A step of granulating porous particles containing titanium oxide by a sol-gel method to prepare a dispersion liquid containing the porous particles and a solvent (dispersion liquid preparation step).
(2) A step of removing the solvent from the dispersion liquid using supercritical carbon dioxide (solvent removal step).
(3) A step of surface-treating the porous particles after removing the solvent with a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group (surface treatment step). Preferably, the porous particles after removing the solvent are surface-treated with a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group in supercritical carbon dioxide.
(4) A step of heat-treating the porous particles after the surface treatment (heat treatment step).

[(1)分散液調製工程]
分散液調製工程は、例えば、チタンアルコキシドを材料にして、チタンアルコキシドの反応(加水分解及び縮合)を生じさせて酸化チタンを生成し、酸化チタンを含む多孔質粒子が溶媒に分散した分散液を得る工程である。
[(1) Dispersion liquid preparation step]
In the dispersion preparation step, for example, titanium alkoxide is used as a material to cause a reaction (hydrolysis and condensation) of titanium alkoxide to produce titanium oxide, and a dispersion in which porous particles containing titanium oxide are dispersed in a solvent is prepared. This is the process of obtaining.

分散液調製工程は、具体的には、例えば下記の工程とする。
アルコールにチタンアルコキシドを添加し、撹拌下、そこに酸水溶液を滴下してチタンアルコキシドを反応させて酸化チタンを生成し、酸化チタンを含む多孔質粒子がアルコールに分散した分散液(多孔質粒子分散液)を得る。
Specifically, the dispersion liquid preparation step is, for example, the following step.
Titanium alkoxide is added to alcohol, and an acid aqueous solution is dropped therein under stirring to react titanium alkoxide to produce titanium oxide, and a dispersion liquid in which porous particles containing titanium oxide are dispersed in alcohol (porous particle dispersion). Liquid).

分散液調製工程のチタンアルコキシド添加量により、一次粒子の粒径及び多孔質粒子の粒径を制御することができ、チタンアルコキシド添加量が多いほど一次粒子の粒径及び多孔質粒子の粒径が大きくなる。チタンアルコキシド添加量は、アルコール100質量部にして4質量部以上65質量部以下が好ましく、10質量部以上50質量部以下がより好ましい。 The particle size of the primary particles and the particle size of the porous particles can be controlled by the amount of titanium alkoxide added in the dispersion preparation step, and the larger the amount of titanium alkoxide added, the larger the particle size of the primary particles and the particle size of the porous particles. growing. The amount of titanium alkoxide added is preferably 4 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less in terms of 100 parts by mass of alcohol.

分散液調製工程に用いるチタンアルコキシドとしては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン、ジ-i-プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタニウム、ジ-i-プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタニウム等のアルコキシ基の一部をキレート化したアルコキシチタンキレートなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the titanium alkoxy used in the dispersion preparation step include tetraalkoxytitanium such as tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, and tetrabutoxytitanium, di-i-propoxybis (ethylacetoacetate) titanium, and di-i-. Examples thereof include an alkoxytitanium chelate obtained by chelating a part of an alkoxy group such as propoxy-bis (acetylacetonate) titanium. These may be used alone or in combination of two or more.

多孔質粒子は、ケイ素やアルミニウム等のチタン以外の金属元素を少量含んでいてもよい。ケイ素又はアルミニウムを含有させるために分散液調製工程に用いる材料としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルキルジアルコキシシラン、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドなどが挙げられる。多孔質粒子がケイ素元素を含む場合、分散液調製工程に用いる上記材料は、ケイ素とチタンとの元素比Si/Tiが0以上0.05以下の範囲になるように用いることが好ましい。 The porous particles may contain a small amount of metal elements other than titanium such as silicon and aluminum. Materials used in the dispersion preparation step to contain silicon or aluminum include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and ethyl. Examples thereof include alkyltrialkoxysilanes such as triethoxysilane, alkyldialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane, and aluminum alkoxydos such as aluminumisopropoxide. When the porous particles contain an element of silicon, the material used in the dispersion preparation step is preferably used so that the element ratio Si / Ti of silicon and titanium is in the range of 0 or more and 0.05 or less.

分散液調製工程に用いるアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the alcohol used in the dispersion preparation step include methanol, ethanol, propanol, butanol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

分散液調製工程に用いる酸水溶液の酸としては、シュウ酸、酢酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。酸水溶液の酸濃度は0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.01質量%以下がより好ましい。 Examples of the acid of the aqueous acid solution used in the dispersion preparation step include oxalic acid, acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like. The acid concentration of the aqueous acid solution is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.005% by mass or more and 0.01% by mass or less.

分散液調製工程おける酸水溶液の滴下量は、チタンアルコキシド100質量部に対して、0.001質量部以上0.1質量部以下が好ましい。 The amount of the aqueous acid solution dropped in the dispersion preparation step is preferably 0.001 part by mass or more and 0.1 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of titanium alkoxide.

分散液調製工程によって得られる多孔質粒子分散液は、固形分濃度が1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。 The porous particle dispersion obtained in the dispersion preparation step preferably has a solid content concentration of 1% by mass or more and 30% by mass or less.

[(2)溶媒除去工程]
溶媒除去工程は、超臨界二酸化炭素を、多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液に接触させて、溶媒を除去する工程である。超臨界二酸化炭素による溶媒除去処理は、加熱による溶媒除去処理に比べて、多孔質粒子の孔のつぶれや閉塞を起しにくい。溶媒除去工程が超臨界二酸化炭素によって溶媒を除去する工程であることにより、BET比表面積が120m/g以上の酸化チタンエアロゲル粒子を得ることができる。
[(2) Solvent removal step]
The solvent removing step is a step of bringing the supercritical carbon dioxide into contact with the dispersion liquid containing the porous particles and the solvent to remove the solvent. The solvent removal treatment using supercritical carbon dioxide is less likely to cause the pores of the porous particles to be crushed or clogged than the solvent removal treatment by heating. Since the solvent removing step is a step of removing the solvent with supercritical carbon dioxide, titanium oxide airgel particles having a BET specific surface area of 120 m 2 / g or more can be obtained.

溶媒除去工程は、具体的には、例えば以下の操作によって行う。
密閉反応器に多孔質粒子分散液を投入し、次いで液化二酸化炭素を導入した後、密閉反応器を加熱すると共に高圧ポンプにより密閉反応器内を昇圧させ、密閉反応器内の二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器に液化二酸化炭素を流入させ、密閉反応器から超臨界二酸化炭素を流出させることで、密閉反応器内において多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素を流通させる。多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素が流通する間に、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し、密閉反応器外へ流出する超臨界二酸化炭素に同伴して溶媒が除去される。
Specifically, the solvent removing step is performed by, for example, the following operation.
After charging the porous particle dispersion into the closed reactor and then introducing liquefied carbon dioxide, the closed reactor is heated and the pressure inside the closed reactor is increased by a high-pressure pump to make the carbon dioxide in the closed reactor supercritical. Make it a state. Then, the liquefied carbon dioxide is made to flow into the closed reactor, and the supercritical carbon dioxide is discharged from the closed reactor, so that the supercritical carbon dioxide is circulated in the porous particle dispersion in the closed reactor. While the supercritical carbon dioxide flows through the porous particle dispersion, the solvent dissolves in the supercritical carbon dioxide, and the solvent is removed along with the supercritical carbon dioxide flowing out of the closed reactor.

上記の密閉反応器内の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。二酸化炭素の臨界点が31.1℃/7.38MPaであるところ、例えば、温度50℃以上200℃以下/圧力10MPa以上30MPa以下の温度及び圧力とする。 The temperature and pressure inside the closed reactor are the temperature and pressure that bring carbon dioxide into a supercritical state. Where the critical point of carbon dioxide is 31.1 ° C / 7.38 MPa, for example, the temperature and pressure are set to a temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower / a pressure of 10 MPa or higher and 30 MPa or lower.

[(3)表面処理工程]
表面処理工程は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物(本開示において「有機金属化合物」ともいう。)と多孔質粒子の表面とを反応させる工程である。表面処理工程において、有機金属化合物中の反応性基(例えば、ハロゲノ基、アルコキシ基等の加水分解性基)と、多孔質粒子の表面に存在する反応性基(例えば、水酸基)とが反応し、多孔質粒子の表面処理がなされる。表面処理工程は、大気中または窒素雰囲気下で行うことができる。表面処理工程は、超臨界二酸化炭素中で表面処理工程を行うことにより、有機金属化合物が多孔質粒子の細孔の奥深くまで到達し、多孔質粒子の細孔の奥深くまで表面処理がなされることから、超臨界二酸化炭素中で行うことが好ましい。
[(3) Surface treatment process]
The surface treatment step is a step of reacting a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group (also referred to as “organic metal compound” in the present disclosure) with the surface of the porous particles. In the surface treatment step, the reactive group (for example, a hydrolyzable group such as a halogeno group or an alkoxy group) in the organic metal compound reacts with the reactive group (for example, a hydroxyl group) existing on the surface of the porous particles. , The surface of the porous particles is treated. The surface treatment step can be performed in the air or in a nitrogen atmosphere. In the surface treatment step, by performing the surface treatment step in supercritical carbon dioxide, the organic metal compound reaches deep into the pores of the porous particles, and the surface treatment is performed deep into the pores of the porous particles. Therefore, it is preferable to carry out in supercritical carbon dioxide.

表面処理工程は、例えば、有機金属化合物と多孔質粒子とを、撹拌下、超臨界二酸化炭素中で混合し反応させることで行われる。ほかに、表面処理工程は、例えば、有機金属化合物と溶媒とを混合してなる処理液を調製し、撹拌下、超臨界二酸化炭素中で多孔質粒子と処理液とを混合することで行われる。多孔質粒子の細孔構造を保ち比表面積を大きくするためには、(2)の工程の終了後に引き続き超臨界二酸化炭素中に有機金属化合物を投入し、超臨界二酸化炭素中で有機金属化合物を多孔質粒子の表面と反応させることが好ましい。 The surface treatment step is performed, for example, by mixing an organometallic compound and porous particles in supercritical carbon dioxide under stirring and reacting them. In addition, the surface treatment step is performed, for example, by preparing a treatment liquid obtained by mixing an organic metal compound and a solvent, and mixing the porous particles and the treatment liquid in supercritical carbon dioxide with stirring. .. In order to maintain the pore structure of the porous particles and increase the specific surface area, the organic metal compound is continuously added to the supercritical carbon dioxide after the completion of the step (2), and the organic metal compound is added to the supercritical carbon dioxide. It is preferable to react with the surface of the porous particles.

表面処理工程の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。例えば、温度50℃以上200℃以下/圧力10MPa以上30MPa以下の雰囲気で表面処理工程を行う。撹拌を持続する時間は、10分間以上24時間以下が好ましく、20分間以上120分間以下がより好ましく、30分間以上90分間以下が更に好ましい。 The temperature and pressure of the surface treatment step shall be the temperature and pressure that bring carbon dioxide into a supercritical state. For example, the surface treatment step is performed in an atmosphere having a temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower / a pressure of 10 MPa or higher and 30 MPa or lower. The duration of stirring is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 20 minutes or more and 120 minutes or less, and even more preferably 30 minutes or more and 90 minutes or less.

表面処理に用いる有機金属化合物は、前述のとおりである。有機金属化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The organometallic compound used for the surface treatment is as described above. The organometallic compound may be used alone or in combination of two or more.

有機金属化合物と溶媒とを混合してなる処理液を用いる場合、処理液の調製に用いる溶媒としては、有機金属化合物と相溶性のある化学物質であれば特に制限されない。処理液の調製に用いる溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、トルエン、酢酸エチル、アセトンなどの有機溶剤が好ましい。 When a treatment liquid obtained by mixing an organic metal compound and a solvent is used, the solvent used for preparing the treatment liquid is not particularly limited as long as it is a chemical substance compatible with the organic metal compound. As the solvent used for preparing the treatment liquid, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and organic solvents such as toluene, ethyl acetate and acetone are preferable.

前記処理液において、有機金属化合物の量は、溶媒100質量部に対して、10質量部以上200質量部以下が好ましく、20質量部以上180質量部以下がより好ましく、50質量部以上150質量部以下が更に好ましい。 In the treatment liquid, the amount of the organic metal compound is preferably 10 parts by mass or more and 200 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, and 50 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solvent. The following is more preferable.

表面処理に用いる有機金属化合物の量は、多孔質粒子100質量部に対して、10質量部以上200質量部以下が好ましく、20質量部以上180質量部以下がより好ましく、30質量部以上150質量部以下が更に好ましい。有機金属化合物の量を10質量部以上にすると、可視光領域においても高い光触媒機能がより発現しやすく、また、分散性も高まる。有機金属化合物の量を200質量部以下にすると、多孔質粒子の表面に存在する、有機金属化合物に由来する炭素量が過剰になることを抑え、余剰の炭素による光触媒機能の低下が抑制される。 The amount of the organometallic compound used for the surface treatment is preferably 10 parts by mass or more and 200 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, and 30 parts by mass or more and 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the porous particles. Less than a portion is more preferable. When the amount of the organometallic compound is 10 parts by mass or more, a high photocatalytic function is more likely to be exhibited even in the visible light region, and the dispersibility is also enhanced. When the amount of the organometallic compound is 200 parts by mass or less, the amount of carbon derived from the organometallic compound present on the surface of the porous particles is suppressed from becoming excessive, and the deterioration of the photocatalytic function due to the excess carbon is suppressed. ..

表面処理後は、余剰の有機金属化合物や前記処理液の溶媒等の残渣を除去する目的で乾燥処理を行うことがよい。乾燥処理は、噴霧乾燥、棚段乾燥等の公知の方法を用いることができるが、超臨界二酸化炭素を用いて、多孔質粒子を含む分散液から溶媒を除去する工程が好ましく、(3)の表面処理工程終了後に引き続き、超臨界二酸化炭素中で超臨界二酸化炭素を流通させて溶媒を除去する工程がより好ましい。具体的な操作は、前記(2)について述べた操作と同様でよい。 After the surface treatment, a drying treatment may be performed for the purpose of removing excess organometallic compounds and residues such as a solvent of the treatment liquid. As the drying treatment, known methods such as spray drying and shelf drying can be used, but a step of removing the solvent from the dispersion liquid containing the porous particles using supercritical carbon dioxide is preferable, and the step of (3) is preferable. After the surface treatment step is completed, a step of circulating supercritical carbon dioxide in supercritical carbon dioxide to remove the solvent is more preferable. The specific operation may be the same as the operation described in (2) above.

[(4)加熱処理工程]
加熱処理工程により、酸化チタンエアロゲル粒子の可視光における光触媒機能がより向上する。詳細な機序は不明であるが、粒子表面及び細孔内に結合している有機金属化合物が有する炭化水素基の一部が加熱処理により酸化されることによって可視光に吸収を持つようになり、紫外光と共に可視光の光吸収によっても光電荷分離機能が働くことで光触媒機能が発現すると考えられる。これは、酸化チタンエアロゲル粒子が可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmの各波長に吸収を持つことを示している。つまり、酸化チタンエアロゲル粒子の表面及び細孔内に存在する酸化した炭化水素基により紫外光と共に可視光の光吸収によって選択的に電子を捕捉する作用が働く。これにより光吸収によって発生した電子と正孔が再結合する確率を低くしており、効率的に電荷の分離を促進し、この電荷分離の促進により酸化チタンエアロゲル粒子の可視光応答性が高まると推測される。
[(4) Heat treatment step]
The heat treatment step further improves the photocatalytic function of the titanium oxide airgel particles in visible light. Although the detailed mechanism is unknown, some of the hydrocarbon groups of the organic metal compounds bonded to the particle surface and pores are oxidized by heat treatment, so that they are absorbed by visible light. It is considered that the photocatalyst function is exhibited by the photocharge separation function working by the light absorption of visible light as well as the ultraviolet light. This indicates that the titanium oxide airgel particles have absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum. That is, the oxidized hydrocarbon groups present on the surface and pores of the titanium oxide airgel particles act to selectively capture electrons by absorbing visible light together with ultraviolet light. As a result, the probability that electrons and holes generated by light absorption are recombined is reduced, and charge separation is efficiently promoted, and this promotion of charge separation enhances the visible light responsiveness of titanium oxide airgel particles. Guessed.

加熱処理の温度は、光触媒機能の向上の観点から、180℃以上500℃以下が好ましく、200℃以上450℃以下がより好ましく、250℃以上400℃以下が更に好ましい。加熱処理の時間は、光触媒機能の向上の観点から、10分間以上24時間以下が好ましく、20分間以上300分間以下がより好ましく、30分間以上120分間以下が更に好ましい。 From the viewpoint of improving the photocatalytic function, the temperature of the heat treatment is preferably 180 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and further preferably 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. From the viewpoint of improving the photocatalytic function, the heat treatment time is preferably 10 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 20 minutes or more and 300 minutes or less, and further preferably 30 minutes or more and 120 minutes or less.

加熱処理の温度を180℃以上500℃以下とすることにより、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する酸化チタンエアロゲル粒子が効率的に得られる。180℃以上500℃以下で加熱処理すると、酸化チタンエアロゲル粒子の表面に存在する有機金属化合物由来の炭化水素基が適度に酸化し、炭化水素基のC-C結合などの一部が、C-O結合又はC=O結合に変化すると推測される。 By setting the temperature of the heat treatment to 180 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, titanium oxide airgel particles exhibiting a high photocatalytic function even in the visible light region can be efficiently obtained. When heat-treated at 180 ° C or higher and 500 ° C or lower, the hydrocarbon groups derived from the organic metal compounds present on the surface of the titanium oxide aerogel particles are appropriately oxidized, and some of the CC bonds of the hydrocarbon groups are C-. It is presumed to change to O bond or C = O bond.

加熱処理は、酸素濃度(体積%)が1%以上21%以下の雰囲気で行われることが好ましい。この酸素雰囲気で加熱処理を行うことにより、酸化チタンエアロゲル粒子の表面に存在する有機金属化合物由来の炭化水素基の酸化を、適度に且つ効率よく行うことができる。酸素濃度(体積%)は、3%以上21%以下がより好ましく、5%以上21%以下が更に好ましい。 The heat treatment is preferably performed in an atmosphere having an oxygen concentration (% by volume) of 1% or more and 21% or less. By performing the heat treatment in this oxygen atmosphere, the hydrocarbon group derived from the organometallic compound existing on the surface of the titanium oxide airgel particles can be appropriately and efficiently oxidized. The oxygen concentration (% by volume) is more preferably 3% or more and 21% or less, and further preferably 5% or more and 21% or less.

加熱処理の方法は、特に限定されず、例えば、気炉、焼成炉(ローラーハースキルン、シャトルキルン等)、輻射式加熱炉、ホットプレート等による加熱;レーザー光、赤外線、UV、マイクロ波等による加熱;など公知の加熱方法を適用する。 The method of heat treatment is not particularly limited, and is, for example, heating by an air furnace, a firing furnace (roller harskin, shuttle kiln, etc.), a radiant heating furnace, a hot plate, etc .; by laser light, infrared rays, UV, microwaves, etc. Heating; A known heating method such as heating is applied.

以上の工程を経て、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子が得られる。 Through the above steps, titanium oxide airgel particles according to the present embodiment can be obtained.

<光触媒形成用組成物>
本実施形態に係る光触媒形成用組成物は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子と、分散媒及びバインダーよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物とを含む。
<Composition for forming a photocatalyst>
The composition for forming a photocatalyst according to the present embodiment contains titanium oxide airgel particles according to the present embodiment and at least one compound selected from the group consisting of a dispersion medium and a binder.

本実施形態に係る光触媒形成用組成物の態様としては、例えば、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子及び分散媒を含む分散液;本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子及び有機又は無機バインダーを含む組成物;などが挙げられる。分散液は、粘度が高いペースト状のものであってもよい。 Examples of the photocatalyst-forming composition according to the present embodiment include, for example, a dispersion liquid containing the titanium oxide airgel particles and the dispersion medium according to the present embodiment; the titanium oxide airgel particles and the organic or inorganic binder according to the present embodiment. Compositions; and the like. The dispersion liquid may be in the form of a paste having a high viscosity.

前記分散媒としては、水、有機溶媒等が好ましく用いられる。水としては、例えば、水道水、蒸留水、純水などが挙げられる。有機溶媒としては、特に制限はなく、例えば、炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、アルコール系溶媒等が挙げられる。前記分散液は、分散安定性及び保存安定性の観点から、分散剤及び界面活性剤からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含有することが好ましい。分散剤及び界面活性剤としては、公知の化学物質が用いられる。分散液は、バインダーをエマルションとして含んでいてもよい。 As the dispersion medium, water, an organic solvent and the like are preferably used. Examples of water include tap water, distilled water, pure water and the like. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include a hydrocarbon solvent, an ester solvent, an ether solvent, a halogen solvent, and an alcohol solvent. From the viewpoint of dispersion stability and storage stability, the dispersion liquid preferably contains at least one compound selected from the group consisting of dispersants and surfactants. Known chemical substances are used as the dispersant and the surfactant. The dispersion may contain a binder as an emulsion.

前記組成物に用いられるバインダーとしては、特に制限はないが、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合(ABS)樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリサルファイド樹脂、ポリフェノール樹脂、これらの複合物、これらをシリコーン変性又はハロゲン変性させた樹脂等の有機系バインダー;ガラス、セラミック、金属粉などの無機系バインダー;が挙げられる。 The binder used in the composition is not particularly limited, but is a fluororesin, a silicone resin, a polyester resin, an acrylic resin, a styrene resin, an acrylonitrile / styrene copolymer resin, an acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS) resin, and the like. Organic binders such as epoxy resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyamine resin, polyurethane resin, polyether resin, polysulfide resin, polyphenol resin, composites thereof, and resins obtained by silicone-modified or halogen-modified of these; glass, ceramic, Inorganic binders such as metal powder;

本実施形態に係る光触媒形成用組成物は、上記以外のその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、公知の添加剤が用いられ、例えば、助触媒、着色剤、充填剤、防腐剤、消泡剤、密着改良剤、増粘剤などが挙げられる。 The composition for forming a photocatalyst according to the present embodiment may contain other components other than the above. As other components, known additives are used, and examples thereof include co-catalysts, colorants, fillers, preservatives, defoamers, adhesion improvers, and thickeners.

本実施形態に係る光触媒形成用組成物は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を1種単独で含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。 The composition for forming a photocatalyst according to the present embodiment may contain one kind of titanium oxide airgel particles according to the present embodiment alone, or may contain two or more kinds.

本実施形態に係る光触媒形成用組成物における本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子の含有量は、特に制限はなく、分散液、樹脂組成物等の各種態様、及び、所望の光触媒量等に応じて、適宜選択すればよい。 The content of the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment in the photocatalyst forming composition according to the present embodiment is not particularly limited, and depends on various aspects such as a dispersion liquid and a resin composition, a desired photocatalyst amount, and the like. Then, it may be selected as appropriate.

本実施形態に係る光触媒形成用組成物を用いる光触媒又は光触媒を有する構造体の製造方法としては、特に制限はなく、公知の付与方法が用いられる。本実施形態に係る光触媒形成用組成物の付与方法としては、例えば、スピンコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、刷毛塗り法、スポンジ塗り法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法などが挙げられる。 The method for producing a photocatalyst or a structure having a photocatalyst using the photocatalyst forming composition according to the present embodiment is not particularly limited, and a known application method is used. Examples of the method for applying the photocatalyst forming composition according to the present embodiment include a spin coating method, a dip coating method, a flow coating method, a spray coating method, a roll coating method, a brush coating method, a sponge coating method, and a screen printing method. Inkjet printing method and the like can be mentioned.

<光触媒、構造体>
本実施形態に係る光触媒は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を含む、又は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子からなる。本実施形態に係る構造体は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を有する。
<Photocatalyst, structure>
The photocatalyst according to the present embodiment contains the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment, or is composed of the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment. The structure according to the present embodiment has titanium oxide airgel particles according to the present embodiment.

本実施形態に係る光触媒は、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子のみからなる光触媒であってもよいし、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子に助触媒を混合した光触媒であっても、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を接着剤や粘着剤により所望の形状に固めた光触媒であってもよい。 The photocatalyst according to the present embodiment may be a photocatalyst composed of only the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment, or may be a photocatalyst in which a cocatalyst is mixed with the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment. It may be a photocatalyst in which the titanium oxide airgel particles according to the embodiment are hardened into a desired shape by an adhesive or a pressure-sensitive adhesive.

本実施形態に係る構造体は、光触媒として、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を有することが好ましい。本実施形態に係る構造体は、光触媒活性の観点から、本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を少なくとも表面に有することが好ましい。 The structure according to the present embodiment preferably has titanium oxide airgel particles according to the present embodiment as a photocatalyst. From the viewpoint of photocatalytic activity, the structure according to the present embodiment preferably has titanium oxide airgel particles according to the present embodiment at least on the surface.

本実施形態に係る構造体は、基材表面の少なくとも一部に本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子を有する構造体であってもよいし、また、基材表面の少なくとも一部に本実施形態に係る光触媒形成用組成物を付与して形成された構造体であってもよい。前記構造体において、本実施形態に係る光触媒形成用組成物を付与する量は、特に制限はなく、所望に応じて選択すればよい。 The structure according to the present embodiment may be a structure having titanium oxide airgel particles according to the present embodiment on at least a part of the surface of the base material, or may be a structure having at least a part of the surface of the base material of the present embodiment. It may be a structure formed by applying the composition for forming a photocatalyst according to the above. In the structure, the amount of the photocatalyst forming composition according to the present embodiment is not particularly limited and may be selected as desired.

本実施形態に係る構造体においては、基材表面に本実施形態に係る酸化チタンエアロゲル粒子が付着した状態であっても、固定化されていてもよいが、光触媒の耐久性の観点から、固定化されていることが好ましい。固定化方法は、特に制限はなく、公知の固定化方法が用いられる。 In the structure according to the present embodiment, the titanium oxide airgel particles according to the present embodiment may be attached to the surface of the base material or may be immobilized, but from the viewpoint of the durability of the photocatalyst, they are immobilized. It is preferable that it is made. The immobilization method is not particularly limited, and a known immobilization method is used.

本実施形態に用いられる基材は、無機材料、有機材料を問わず種々の材料が挙げられ、その形状も限定されない。基材の好ましい例としては、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、ゴム、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、木、紙、これらの組合せ、これらの積層体、これらの表面に少なくとも一層の被膜を有する物品が挙げられる。用途の観点からみた基材の好ましい例としては、建材、外装材、窓枠、窓ガラス、鏡、テーブル、食器、カーテン、レンズ、プリズム、乗物の外装及び塗装、機械装置の外装、物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ポリマーフィルム、ポリマーシート、フィルター、屋内看板、屋外看板、車両用照明灯のカバー、屋外用照明器具、空気清浄器、浄水器、医療用器具、介護用品などが挙げられる。 Examples of the base material used in the present embodiment include various materials regardless of whether they are inorganic materials or organic materials, and their shapes are not limited. Preferred examples of substrates are metals, ceramics, glass, plastics, rubber, stones, cement, concrete, fibers, fabrics, wood, paper, combinations thereof, laminates thereof, and at least one layer of coating on their surfaces. Examples include articles to have. Preferred examples of substrates from an application point of view are building materials, exterior materials, window frames, window glass, mirrors, tables, tableware, curtains, lenses, prisms, vehicle exteriors and paints, mechanical equipment exteriors, and article exteriors. , Dustproof covers and paints, traffic signs, various display devices, advertising towers, road sound insulation walls, railway sound insulation walls, bridges, guard rail exteriors and paints, tunnel interiors and paints, glass, solar cell covers, solar water heater heat collector covers, Examples include polymer films, polymer sheets, filters, indoor signs, outdoor signs, vehicle lighting covers, outdoor lighting fixtures, air purifiers, water purifiers, medical appliances, nursing care products, and the like.

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて質量基準である。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to Examples, but the embodiments of the invention are not limited to these Examples. In the following description, all "parts" are based on mass unless otherwise specified.

<実施例1>
[分散液調製工程]
反応容器にメタノール115.4部とテトラブトキシチタン14.3部を仕込み混合した。混合液をマグネティックスターラーにより100rpm(回転/分)で撹拌しながら、0.009質量%シュウ酸水溶液7.5部を30秒かけて滴下した。そのまま撹拌しながら30分間保持し、分散液(1)を137.2部(固形分:3.4部、液相分:133.9部)得た。
<Example 1>
[Dispersion preparation process]
115.4 parts of methanol and 14.3 parts of tetrabutoxytitanium were charged and mixed in the reaction vessel. While stirring the mixture at 100 rpm (rotation / min) with a magnetic stirrer, 7.5 parts of a 0.009 mass% oxalic acid aqueous solution was added dropwise over 30 seconds. The mixture was kept as it was with stirring for 30 minutes to obtain 137.2 parts (solid content: 3.4 parts, liquid phase content: 133.9 parts) of the dispersion liquid (1).

[溶媒除去工程]
反応槽に分散液(1)を137.2部投入し、85rpmで撹拌しながらCOを入れて150℃/20MPaまで昇温昇圧した。そのまま撹拌しながらCOを流入及び流出させ、60分かけて液相を132部除去した。
[Solvent removal step]
137.2 parts of the dispersion liquid (1) was put into the reaction vessel, CO 2 was added while stirring at 85 rpm, and the temperature was raised to 150 ° C./20 MPa. CO 2 was introduced and discharged while stirring as it was, and 132 parts of the liquid phase was removed over 60 minutes.

[表面処理工程]
液相を除去した後に残った固相に、イソブチルトリメトキシシラン3.4部とメタノール3.4部との混合物を5分かけて添加し、85rpmで撹拌しながら150℃/20MPaのまま30分間保持した。そのまま撹拌しながらCOを流入及び流出させ、30分かけて液相を8.5部除去した。30分かけて大気圧まで減圧し、粉を3.7部回収した。
[Surface treatment process]
A mixture of 3.4 parts of isobutyltrimethoxysilane and 3.4 parts of methanol was added to the solid phase remaining after removing the liquid phase over 5 minutes, and the mixture was stirred at 85 rpm for 30 minutes at 150 ° C./20 MPa. Retained. CO 2 was introduced and discharged while stirring as it was, and 8.5 parts of the liquid phase was removed over 30 minutes. The pressure was reduced to atmospheric pressure over 30 minutes, and 3.7 parts of the powder was recovered.

[加熱処理工程]
SUS容器に粉を0.5部計量し、ホットプレートに設置した。380℃まで昇温し、60分間保持した後、30℃になるまで放冷し、粉(酸化チタンエアロゲル粒子)を0.5部回収した。
[Heat treatment process]
0.5 part of the powder was weighed in a SUS container and placed on a hot plate. The temperature was raised to 380 ° C., held for 60 minutes, and then allowed to cool to 30 ° C., and 0.5 part of the powder (titanium oxide airgel particles) was recovered.

<比較例1乃至比較例7、並びに、実施例2乃至実施例21>
表1又は表2に記載のように材料又は処理条件を変更した以外は、実施例1と同様にして、各酸化チタンエアロゲル粒子を作製した。
<Comparative Examples 1 to 7 and Examples 2 to 21>
Each titanium oxide airgel particle was prepared in the same manner as in Example 1 except that the material or treatment conditions were changed as shown in Table 1 or Table 2.

<比較例8>
市販のアナターゼ型酸化チタン粒子(SSP-20、堺化学工業(株)製、体積平均粒径12nm)を、そのまま、酸化チタン粒子とした。
<Comparative Example 8>
Commercially available anatase-type titanium oxide particles (SSP-20, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., volume average particle size 12 nm) were used as they were as titanium oxide particles.

<比較例9>
市販のアナターゼ型酸化チタン粒子(SSP-20、堺化学工業(株)製、体積平均粒径12nm)に対して、電気炉で400℃、60分間の加熱処理を行い、酸化チタン粒子を得た。
<Comparative Example 9>
Commercially available anatase-type titanium oxide particles (SSP-20, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., volume average particle size 12 nm) were heat-treated in an electric furnace at 400 ° C. for 60 minutes to obtain titanium oxide particles. ..

<比較例10>
市販のアナターゼ型酸化チタン粒子(SSP-20、堺化学工業(株)製、体積平均粒径12nm)をメタノールに分散した分散液に、酸化チタンエアロゲル粒子に対して100質量%のイソブチルトリメトキシシランを滴下し、40℃で1時間反応させた後、出口温度120℃で噴霧乾燥し、酸化チタン粒子を得た。
<Comparative Example 10>
100% by mass of isobutyltrimethoxysilane with respect to titanium oxide aerogel particles in a dispersion liquid in which commercially available anatase-type titanium oxide particles (SSP-20, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., volume average particle size 12 nm) are dispersed in methanol. Was dropped and reacted at 40 ° C. for 1 hour, and then spray-dried at an outlet temperature of 120 ° C. to obtain titanium oxide particles.

<酸化チタンエアロゲル粒子の物性の測定>
各例で得られた酸化チタンエアロゲル粒子について、下記の測定方法に従って各物性を測定した。表1乃至表3に、その結果を示す。表1乃至表3中「UV-Vis特性」は、波長350nmの吸光度を1としたときの、波長450nm、波長600nm及び波長750nmそれぞれの吸光度である。
<Measurement of physical properties of titanium oxide airgel particles>
The physical characteristics of the titanium oxide airgel particles obtained in each example were measured according to the following measuring methods. The results are shown in Tables 1 to 3. In Tables 1 to 3, the "UV-Vis characteristic" is the absorbance at a wavelength of 450 nm, a wavelength of 600 nm, and a wavelength of 750 nm, respectively, when the absorbance at a wavelength of 350 nm is 1.

[BET比表面積]
比表面積測定装置としてマウンテック社製「MacsorbHMmodel-1201」を使用し、50mgの試料に脱気のために30℃/120分の前処理を行い、純度99.99%以上の窒素ガスを用いたBET多点法にてBET比表面積を求めた。
[BET specific surface area]
Using "Macsorb HMmodel-1201" manufactured by Mountech as a specific surface area measuring device, a 50 mg sample was pretreated at 30 ° C./120 minutes for degassing, and BET using nitrogen gas with a purity of 99.99% or higher. The BET specific surface area was determined by the multipoint method.

[一次粒子の平均径(平均一次粒子径)]
体積平均粒径8μmの樹脂粒子(スチレン-アクリル酸ブチル共重合体粒子、共重合比(質量比)80:20、重量平均分子量13万、ガラス転移温度59℃)100部と、酸化チタンエアロゲル粒子1.0部とを、サンプルミル(型式SK-M2型、協立理工株式会社製)を用いて13000rpmで2分間混合した。
樹脂粒子に分散させた酸化チタンエアロゲル粒子を、走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、S-4100)により観察して画像を撮影した。この際、図1に示すように凝集粒子を形成している個々の粒子を一次粒子とし、走査型電子顕微鏡を一次粒子が画像解析できる倍率に調整して画像を撮影した。撮影した画像を画像解析装置(株式会社ニレコ製、LUZEXIII)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの面積を求め、面積から円相当径(nm)を算出し、円相当径の平均を平均一次粒子径(nm)とした(表1乃至表3中「Dp」と表記する。)。平均一次粒子径は、一次粒子10個から50個程度を解析して求めた。
[Average diameter of primary particles (average primary particle diameter)]
100 parts of resin particles (styrene-butyl acrylate copolymer particles, copolymer ratio (mass ratio) 80:20, weight average molecular weight 130,000, glass transition temperature 59 ° C.) with a volume average particle size of 8 μm, and titanium oxide aerogel particles. 1.0 part was mixed with a sample mill (model SK-M2 type, manufactured by Kyoritsu Riko Co., Ltd.) at 13000 rpm for 2 minutes.
The titanium oxide airgel particles dispersed in the resin particles were observed with a scanning electron microscope (S-4100, manufactured by Hitachi, Ltd.) and an image was taken. At this time, as shown in FIG. 1, individual particles forming aggregated particles were used as primary particles, and a scanning electron microscope was adjusted to a magnification at which the primary particles could analyze the image, and an image was taken. The captured image is taken into an image analysis device (LUZEXIII, manufactured by Nireco Co., Ltd.), the area of each particle is obtained by image analysis of the primary particles, the circle equivalent diameter (nm) is calculated from the area, and the average of the circle equivalent diameters is averaged. The primary particle diameter (nm) was used (referred to as "Dp" in Tables 1 to 3). The average primary particle diameter was determined by analyzing about 10 to 50 primary particles.

[酸化チタンエアロゲル粒子の体積平均粒径及び体積粒度分布]
体積平均粒径8μmの樹脂粒子(スチレン-アクリル酸ブチル共重合体粒子、共重合比(質量比)80:20、重量平均分子量13万、ガラス転移温度59℃)100部と、酸化チタンエアロゲル粒子1.0部とを、サンプルミル(型式SK-M2型、協立理工株式会社製)を用いて13000rpmで2分間混合した。
混合粒子をビーカーに0.1g入れ、陰イオン性界面活性剤(テイカパワーBN2060、テイカ株式会社製)をイオン交換水にて濃度12%に希釈した界面活性剤水溶液を1.5g添加し、混合粒子を充分にぬらした。次いで、純水5gを添加し、超音波分散機で30分間分散した後、No.5Cの濾紙にて樹脂粒子を除去し、酸化チタンエアロゲル粒子分散液を得た。酸化チタンエアロゲル粒子分散液中の粒子の粒径を動的光散乱式粒度測定装置(ナノトラックUPA-ST、マイクロトラック・ベル社製)を用いて測定し、体積基準の粒度分布を得た。小径側から累積50%となる粒径D50vを求め、D50vを体積平均粒径(μm)とした(表1乃至表3中「Da」と表記する。)。また、小径側から累積10%となる粒径D10vと、小径側から累積90%となる粒径D90vとを求め、体積粒度分布GSDv=(D90v÷D10v)1/2を算出した。
[Volume average particle size and volume particle size distribution of titanium oxide airgel particles]
100 parts of resin particles (styrene-butyl acrylate copolymer particles, copolymer ratio (mass ratio) 80:20, weight average molecular weight 130,000, glass transition temperature 59 ° C.) with a volume average particle size of 8 μm, and titanium oxide aerogel particles. 1.0 part was mixed at 13000 rpm for 2 minutes using a sample mill (model SK-M2, manufactured by Kyoritsu Riko Co., Ltd.).
Put 0.1 g of the mixed particles in a beaker, add 1.5 g of an aqueous surfactant solution obtained by diluting the anionic surfactant (Tayca Power BN2060, manufactured by TAYCA Corporation) with ion-exchanged water to a concentration of 12%, and mix. The particles were sufficiently wetted. Next, 5 g of pure water was added, and the mixture was dispersed in an ultrasonic disperser for 30 minutes. The resin particles were removed with a 5C filter paper to obtain a titanium oxide airgel particle dispersion. The particle size of the particles in the titanium oxide airgel particle dispersion was measured using a dynamic light scattering type particle size measuring device (Nanotrack UPA-ST, manufactured by Microtrac Bell) to obtain a volume-based particle size distribution. The particle size D50v having a cumulative total of 50% was obtained from the small diameter side, and D50v was defined as the volume average particle size (μm) (denoted as “Da” in Tables 1 to 3). Further, the particle size D10v having a cumulative 10% from the small diameter side and the particle size D90v having a cumulative 90% from the small diameter side were obtained, and the volume particle size distribution GSDv = (D90v ÷ D10v) 1/2 was calculated.

[紫外可視吸収スペクトル]
酸化チタンエアロゲル粒子をテトラヒドロフランに分散させた後、ガラス基板上に塗布し、大気中、24℃で乾燥させた。分光光度計U-4100(日立ハイテクノロジーズ社製)を使用し、スキャンスピード:600nm、スリット幅:2nm、サンプリング間隔:1nmに設定して、拡散反射配置で、波長200nm乃至900nmの範囲の拡散反射スペクトルを測定した。拡散反射スペクトルから、Kubelka-Munk変換により理論的に各波長における吸光度を求め、紫外可視吸収スペクトルを得た。
[Ultraviolet-visible absorption spectrum]
After the titanium oxide airgel particles were dispersed in tetrahydrofuran, they were applied onto a glass substrate and dried in the air at 24 ° C. Using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies), the scan speed is set to 600 nm, the slit width is set to 2 nm, and the sampling interval is set to 1 nm. The spectrum was measured. From the diffuse reflection spectrum, the absorbance at each wavelength was theoretically obtained by Kubelka-Munk conversion, and an ultraviolet-visible absorption spectrum was obtained.

なお、実施例1乃至実施例21の酸化チタンエアロゲル粒子は、波長400nm以上800nm以下の全範囲に吸収を有していた。 The titanium oxide airgel particles of Examples 1 to 21 had absorption in the entire range of a wavelength of 400 nm or more and 800 nm or less.

[元素比C/Ti]
各例で得られた粒子表面に、波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を照射開始時25℃において20時間照射した前後において、XPSによる粒子表面における元素比C/Tiを以下の条件に従って測定し、前記紫外線の照射前後における元素比C/Tiの減少量を算出した。
[Elemental ratio C / Ti]
Before and after irradiating the particle surface obtained in each example with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 at 25 ° C. for 20 hours at the start of irradiation, the element ratio C / Ti on the particle surface by XPS was as follows. The measurement was performed according to the conditions, and the amount of decrease in the element ratio C / Ti before and after the irradiation with the ultraviolet rays was calculated.

<酸化チタンエアロゲル粒子の性能評価>
[ガス吸着性とガス分解性]
各例で得られた酸化チタンエアロゲル粒子の活性として、下記のとおり、ガス吸着性と、可視光照射によるガス分解性とを評価した。表1乃至表3に、その結果を示す。
<Performance evaluation of titanium oxide airgel particles>
[Gas adsorption and gas decomposition]
As the activity of the titanium oxide airgel particles obtained in each example, the gas adsorptivity and the gas decomposability by visible light irradiation were evaluated as follows. The results are shown in Tables 1 to 3.

各例で得られた酸化チタンエアロゲル粒子を固形分濃度が4質量%になるように、メタノールに分散させた。その分散液を顕微鏡用ガラスプレートの半分(面積10cm)に0.25g塗布した後、充分に乾燥し、ガラスプレートの表面(半分)に均一に粒子を付着させた試験片を作製した。試験片は、各例の酸化チタンエアロゲル粒子ごとに2つずつ作製した。 The titanium oxide airgel particles obtained in each example were dispersed in methanol so that the solid content concentration was 4% by mass. 0.25 g of the dispersion was applied to half of the glass plate for a microscope (area 10 cm 2 ) and then sufficiently dried to prepare a test piece in which particles were uniformly adhered to the surface (half) of the glass plate. Two test pieces were prepared for each titanium oxide airgel particle of each example.

試験片を作製後ただちに容量1Lの1つ口コック付きテドラーバックに入れ(テドラーバック1つにつき試験片を1つ入れた。)、テドラーバック内の空気を押し出し密封した後、塗布面を上にして暗所に置き、性能評価試験まで保管した。 Immediately after making the test piece, put it in a tedler bag with a 1-mouth cock with a capacity of 1 L (one test piece was put in each tedler bag), extrude the air inside the tedler bag to seal it, and then put it in a dark place with the coating surface facing up. And stored until the performance evaluation test.

性能評価試験は、以下の手順で行った。
先ず、試験片入りテドラーバックのコックから内部の残存エアーを吸引器で全て排出し、次いで、100ppm濃度のアンモニアガスを800ml注入した。次いで、同種2つの、試験片入りテドラーバックの一方には、波長400nm以上800nm以下の可視光を照射する発光ダイオード(LED)を使用して可視光(試験片表面で6,500LX(ルクス))を連続照射した。同種2つの、試験片入りテドラーバックのもう一方は、光の当たらない暗箱に入れ1時間保管した。
可視光45分間連続照射後の試験片入りテドラーバック、暗箱で45分間保管した試験片入りテドラーバック、それぞれのテドラーバック内のアンモニアガス濃度を、検知管(ガステック社製)を用いて測定した。そして、下記の式から、アンモニアガス吸着性の指標ΔAと、可視光照射によるアンモニアガス分解率ΔSとを求めた。
The performance evaluation test was performed according to the following procedure.
First, all the residual air inside was discharged from the cock of the tedler bag containing the test piece with a suction device, and then 800 ml of ammonia gas having a concentration of 100 ppm was injected. Next, visible light (6,500 LX (lux) on the surface of the test piece) is applied to one of the two tedler bags containing the test piece of the same type using a light emitting diode (LED) that irradiates visible light with a wavelength of 400 nm or more and 800 nm or less. Continuous irradiation was performed. The other of the two test pieces of the same type, the tedler bag, was placed in a dark box out of the light and stored for 1 hour.
Ammonia gas concentration in each tedler bag containing a test piece after continuous irradiation with visible light for 45 minutes and a tedler bag containing a test piece stored in a dark box for 45 minutes was measured using a detector tube (manufactured by Gastec). Then, the index ΔA of the ammonia gas adsorption property and the ammonia gas decomposition rate ΔS by irradiation with visible light were obtained from the following equations.

・S1=可視光1時間連続照射後のテドラーバック内のアンモニアガス濃度(ppm)
・S2=暗箱で1時間保管した後のテドラーバック内のアンモニアガス濃度(ppm)
・アンモニアガス吸着性の指標ΔA(ppm)=100-S2
・アンモニアガス分解率ΔS(%)=(S2-S1)÷S2×100
-S1 = Ammonia gas concentration (ppm) in the tedler bag after continuous irradiation with visible light for 1 hour.
・ S2 = Ammonia gas concentration (ppm) in the tedler bag after storage in a dark box for 1 hour
-Ammonia gas adsorption index ΔA (ppm) = 100-S2
Ammonia gas decomposition rate ΔS (%) = (S2-S1) ÷ S2 × 100

上記の値から、ガス吸着性とガス分解性を下記のとおり評価した。 From the above values, the gas adsorptivity and gas decomposability were evaluated as follows.

-ガス吸着性-
G1(◎):90≦ΔA、吸着性が非常に良好。
G2(○):70≦ΔA<90、吸着性が良好。
G3(△):50≦ΔA<70、吸着性がやや良好。
G4(×):ΔA<50、吸着性が不良。
-Gas adsorption-
G1 (◎): 90 ≦ ΔA, very good adsorptivity.
G2 (◯): 70 ≦ ΔA <90, good adsorptivity.
G3 (Δ): 50 ≦ ΔA <70, slightly good adsorptivity.
G4 (×): ΔA <50, poor adsorptivity.

-ガス分解性-
G1(◎):30≦ΔS、分解性が非常に良好。
G2(○):15≦ΔS<30、分解性が良好。
G3(△):5≦ΔS<15、分解性がやや良好。
G4(×):ΔS<5、分解性が不良。
-Gas degradability-
G1 (◎): 30 ≦ ΔS, very good decomposability.
G2 (◯): 15 ≦ ΔS <30, good decomposability.
G3 (Δ): 5 ≦ ΔS <15, slightly good in decomposability.
G4 (×): ΔS <5, poor decomposability.

[粗大粒子の量(分散性)]
目開き20μmの篩を用意し、その重量を0.01g単位まで精密計量した。酸化チタンエアロゲル粒子1.00gを集塵機で吸引しながら前記篩を通過させた。その際、篩上の凝集物を刷毛を使って解砕しながら篩を通過させ、解砕されない強固な凝集物を篩上に残した。酸化チタンエアロゲル粒子を通過させる前後の篩の重量(g)から、下記式により粗大粒子指数を算出した。粗大粒子指数が小さいほど、分散性に優れる。表1乃至表3に、その結果を示す。
[Amount of coarse particles (dispersity)]
A sieve having a mesh size of 20 μm was prepared, and the weight thereof was precisely weighed to the unit of 0.01 g. 1.00 g of titanium oxide airgel particles were passed through the sieve while being sucked by a dust collector. At that time, the agglomerates on the sieve were passed through the sieve while being crushed using a brush, and strong agglomerates that were not crushed were left on the sieve. The coarse particle index was calculated from the weight (g) of the sieve before and after passing the titanium oxide airgel particles by the following formula. The smaller the coarse particle index, the better the dispersibility. The results are shown in Tables 1 to 3.

粗大粒子指数(%)=(通過後の篩の重量-通過前の篩の重量)÷1.00×100 Coarse particle index (%) = (weight of sieve after passing-weight of sieve before passing) ÷ 1.00 × 100

G1(○):粗大粒子指数が1%以下。
G2(△):粗大粒子指数が1%超、5%以下。
G3(×):粗大粒子指数が5%超。
G1 (○): Coarse particle index is 1% or less.
G2 (△): Coarse particle index is more than 1% and less than 5%.
G3 (x): Coarse particle index is over 5%.

Figure 0007077550000001
Figure 0007077550000001

Figure 0007077550000002
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Figure 0007077550000003
Figure 0007077550000003

表1乃至表3に記載の有機金属化合物のうち、一部の詳細は、下記の通りである。
・アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート:味の素(株)製、プレンアクトAL-M
・イソプロピルトリイソステアロイルチタネート:味の素(株)製、プレンアクトTTS
The details of some of the organometallic compounds shown in Tables 1 to 3 are as follows.
・ Acetalkoxyaluminum diisopropilate: manufactured by Ajinomoto Co., Inc., Plenact AL-M
-Isopropyltriisostearoyl titanate: Ajinomoto Co., Inc., Plenact TTS

表1乃至表3に示した性能評価の結果から、本実施例は、比較例に比べて、可視光領域において光触媒活性に優れ、また、分散性が確保されていることがわかる。 From the results of the performance evaluations shown in Tables 1 to 3, it can be seen that this example is superior in photocatalytic activity in the visible light region and secures dispersibility as compared with the comparative example.

Claims (11)

BET比表面積が120m/g以上1000m/g以下であり、
可視吸収スペクトルにおいて波長450nm及び750nmに吸収を持ち、
炭化水素基を有する金属原子が酸素原子を介して表面に結合しており、
X線光電子分光分析によって求められる表面における炭素CとチタンTiとの元素比C/Tiが0.3以上1.5以下であり、
体積平均粒径が0.5μm以上2.5μm以下であり、
体積粒度分布が2以上9以下であり、
前記体積粒度分布は、(D90v÷D10v) 1/2 と定義され、D90vは、体積基準の粒度分布において小径側から累積90%の粒径であり、D10vは、体積基準の粒度分布において小径側から累積10%の粒径であり、
酸化チタンエアロゲル粒子に含まれる一次粒子の平均径が5nm以上120nm以下である
酸化チタンエアロゲル粒子。
The BET specific surface area is 120 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less.
Has absorption at wavelengths of 450 nm and 750 nm in the visible absorption spectrum
A metal atom having a hydrocarbon group is bonded to the surface via an oxygen atom, and the metal atom is bonded to the surface.
The element ratio C / Ti of carbon C and titanium Ti on the surface determined by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.3 or more and 1.5 or less.
The volume average particle size is 0.5 μm or more and 2.5 μm or less.
The volume particle size distribution is 2 or more and 9 or less,
The volume particle size distribution is defined as (D90v ÷ D10v) 1/2 , D90v is a particle size of 90% cumulative from the small diameter side in the volume-based particle size distribution, and D10v is the small diameter side in the volume-based particle size distribution. Cumulative particle size from 10%
The average diameter of the primary particles contained in the titanium oxide airgel particles is 5 nm or more and 120 nm or less.
Titanium oxide airgel particles.
酸化チタンエアロゲル粒子に対して波長352nm、照射強度1.3mW/cmの紫外線を20時間照射した場合の、前記元素比C/Tiの減少量が0.01以上0.3以下である、請求項1に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 Claimed that the amount of decrease in the element ratio C / Ti is 0.01 or more and 0.3 or less when the titanium oxide airgel particles are irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 352 nm and an irradiation intensity of 1.3 mW / cm 2 for 20 hours. Item 2. The titanium oxide airgel particles according to Item 1. 可視吸収スペクトルにおいて波長400nm以上800nm以下の全範囲に吸収を持つ、請求項1又は請求項2に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 The titanium oxide airgel particle according to claim 1 or 2, which has absorption in the entire range of a wavelength of 400 nm or more and 800 nm or less in the visible absorption spectrum. 前記金属原子がケイ素原子である、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 The titanium oxide airgel particle according to any one of claims 1 to 3 , wherein the metal atom is a silicon atom. 前記炭化水素基が、炭素数1以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基である、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 One of claims 1 to 4 , wherein the hydrocarbon group is a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. The titanium oxide aerogel particles described in the section. 前記炭化水素基が、炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基である、請求項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 The titanium oxide airgel particles according to claim 5 , wherein the hydrocarbon group is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms. 前記炭化水素基が、炭素数4以上10以下の飽和脂肪族炭化水素基である、請求項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子。 The titanium oxide airgel particles according to claim 6 , wherein the hydrocarbon group is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 4 or more and 10 or less carbon atoms. 酸化チタンを含む多孔質粒子をゾルゲル法により造粒し、前記多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液を調製する工程と、
超臨界二酸化炭素を用いて前記分散液から前記溶媒を除去する工程と、
前記溶媒を除去した後の前記多孔質粒子を、超臨界二酸化炭素中で、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物により表面処理する工程と、
前記表面処理した後の前記多孔質粒子を加熱処理する工程と、
を含む、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法。
A step of granulating porous particles containing titanium oxide by a sol-gel method to prepare a dispersion liquid containing the porous particles and a solvent, and
The step of removing the solvent from the dispersion liquid using supercritical carbon dioxide, and
A step of surface-treating the porous particles after removing the solvent with a metal compound having a metal atom and a hydrocarbon group in supercritical carbon dioxide.
The step of heat-treating the porous particles after the surface treatment and
The method for producing titanium oxide airgel particles according to any one of claims 1 to 7 , which comprises.
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子と、
分散媒及びバインダーよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物と、
を含む光触媒形成用組成物。
The titanium oxide airgel particles according to any one of claims 1 to 7 .
At least one compound selected from the group consisting of a dispersion medium and a binder, and
A composition for forming a photocatalyst containing.
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子を含む、又は、からなる光触媒。 A photocatalyst containing or comprising titanium oxide airgel particles according to any one of claims 1 to 7 . 請求項1~請求項のいずれか1項に記載の酸化チタンエアロゲル粒子を有する構造体。 The structure having the titanium oxide airgel particles according to any one of claims 1 to 7 .
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