JPH0615407B2 - Optical semiconductor and its manufacturing method - Google Patents

Optical semiconductor and its manufacturing method

Info

Publication number
JPH0615407B2
JPH0615407B2 JP61103009A JP10300986A JPH0615407B2 JP H0615407 B2 JPH0615407 B2 JP H0615407B2 JP 61103009 A JP61103009 A JP 61103009A JP 10300986 A JP10300986 A JP 10300986A JP H0615407 B2 JPH0615407 B2 JP H0615407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical semiconductor
titanium oxide
base material
formula
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61103009A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62260717A (en
Inventor
寛 福井
秀之 五明
純一 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shiseido Co Ltd
Original Assignee
Shiseido Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shiseido Co Ltd filed Critical Shiseido Co Ltd
Priority to JP61103009A priority Critical patent/JPH0615407B2/en
Publication of JPS62260717A publication Critical patent/JPS62260717A/en
Publication of JPH0615407B2 publication Critical patent/JPH0615407B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸化チタン基材表面にシリカ系皮膜を担持した
光半導体とその製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to an optical semiconductor in which a silica-based film is carried on the surface of a titanium oxide substrate and a method for producing the same.

この光半導体は光殺菌剤として化粧品、医薬品、包装材
料、センサーに用いることができるだけではなく、光脱
臭剤への利用や汚水処理等にも応用可能である。また、
光触媒として水の分解による水素発生、更にアミノ酸や
ペプチドの合成に利用することもできる。
This optical semiconductor can be used not only as a photobactericidal agent in cosmetics, pharmaceuticals, packaging materials and sensors, but also as a photodeodorant and sewage treatment. Also,
It can also be used as a photocatalyst for hydrogen generation by the decomposition of water and for the synthesis of amino acids and peptides.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

二酸化チタンはそれ自体が光半導体であり、そのバンド
ギャップ以上のエネルギーの光で照射されると、伝導帯
には電子が発生し、価電子帯には正孔が生じる。このエ
ネルギーに富んだ電子および正孔によって生じる電子移
動反応により、殺菌効果を示したり、様々な化学反応を
起こさせることができる。特に二酸化チタンの場合に
は、微粒子にして白金や酸化ルテニウムを担持させると
光触媒能が著しく向上することが知られている。
Titanium dioxide itself is an optical semiconductor, and when irradiated with light having an energy higher than its band gap, electrons are generated in the conduction band and holes are generated in the valence band. The electron transfer reaction caused by the energy-rich electrons and holes can exhibit a bactericidal effect or cause various chemical reactions. Particularly in the case of titanium dioxide, it is known that the photocatalytic activity is remarkably improved by forming fine particles to support platinum or ruthenium oxide.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来用いられてきた白金黒/二酸化チタ
ン系などの光半導体では、光触媒能は確かに向上してい
るが、色が黒くなること、コストが高いこと、経時で活
性が低下してしまうこと、安全性が充分でないこと等の
問題点があった。従って、触媒反応などに用いることは
できても、生活用品尚への利用は不可能に近かった。例
えば、アクネ抑制性の化粧量の調整を企図した場合に、
皮膚上に存在するアクネ菌を不活性にする成分として薬
剤を配合すると、その生理作用が皮膚に悪影響を与える
場合がある。一方、白菌黒/二酸化チタン系の光半導体
は色が黒いので粉白粉には多量に配合することができ
ず、又白金それ自体の皮膚への安全性にも問題があり、
使用することは困難であった。
However, the photocatalytic activity of the conventionally used optical semiconductors such as platinum black / titanium dioxide is certainly improved, but the color becomes black, the cost is high, and the activity decreases over time. However, there were problems such as insufficient safety. Therefore, although it can be used for catalytic reaction and the like, it is almost impossible to use it for daily necessities. For example, if you try to adjust the amount of makeup that suppresses acne,
When a drug is mixed as a component that inactivates the acne bacterium existing on the skin, its physiological action may adversely affect the skin. On the other hand, the white fungus black / titanium dioxide-based optical semiconductor cannot be mixed in a large amount in powder white powder because of its black color, and there is also a problem with the safety of platinum itself to the skin.
It was difficult to use.

従って、本発明の目的は、生活用品等に安全に利用する
ことのできる白色の光半導体を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a white optical semiconductor that can be safely used for daily necessities and the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記の目的は、本発明により、酸化チタン基材の表面に
シリカ系皮膜を担持する光半導体によって達成すること
ができる。
According to the present invention, the above object can be achieved by an optical semiconductor in which a silica-based coating is carried on the surface of a titanium oxide substrate.

すなわち、第1の本発明は酸化チタン基材の表面にケイ
素・チタン複合酸化物を含む膜厚4〜 500Åのシリカ系
皮膜 0.1〜30重量%(光半導体の重量基準)を担持して
なる光半導体である。
That is, the first aspect of the present invention is an optical system in which a titanium oxide base material has a surface on which 0.1 to 30% by weight (based on the weight of an optical semiconductor) of a silica-based film having a film thickness of 4 to 500 Å and containing a silicon-titanium composite oxide is carried. It is a semiconductor.

本明細書において「光半導体」とは、電気伝導性が金属
と絶縁体の中間にある半導体で、電解液中で表面に光を
照射すると光効果を発生するものであり、光励起条件下
で酸化還元反応や電極反応等を生じるものを意味する。
As used herein, the term "photosemiconductor" refers to a semiconductor whose electrical conductivity is between that of a metal and an insulator, and which produces a light effect when the surface is irradiated with light in an electrolytic solution and is oxidized under photoexcitation conditions. It means a substance that causes a reduction reaction or an electrode reaction.

本発明で用いる酸化チタン基材は二酸化チタン、低次酸
化チタンまたはそれらの混合物からなる。二酸化チタン
は、結晶型がアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型
のいずれでもよく、これらの混合体でもよい。低次酸化
チタンとは、TiOnにおいてnが2未満のものをいう。酸
化チタン基材の形状は任意のものであることができる
が、一般に粉末状基材を使用する。好ましい基材粉末の
粒子径は0.08〜10μ、特には0.01〜1μである。
The titanium oxide base material used in the present invention comprises titanium dioxide, low order titanium oxide or a mixture thereof. Titanium dioxide may be any of anatase type, rutile type, brookite type, or a mixture thereof. Low-order titanium oxide refers to TiOn in which n is less than 2. The shape of the titanium oxide base material can be arbitrary, but a powder base material is generally used. The particle diameter of the preferable base powder is 0.08 to 10 µ, and particularly 0.01 to 1 µ.

本発明の光半導体表面を被覆するシリカ系皮膜はケイ素
と酸素とから本質的に構成されるケイ素酸化物、または
基材表面の酸化チタンと更に結合したケイ素と酸素とチ
タンとから本質的に構成されるケイ素・チタン複合酸化
物からなる。更に、Si−Cを含むケイ素・炭素複合体
を含んでいてもよい。前記のケイ素酸化物におけるケイ
素:酸素のモル比は1:約(1.5〜2.5)であり、前記のケ
イ素・チタン複合酸化物におけるケイ素:チタン:酸素
のモル比は1:約(0.1〜9.0):約(1.5〜20)である。一
般に、前記のシリカ系皮膜は、基材との境界面が前記ケ
イ素・チタン複合酸化物からなり、その他の部分はケイ
素酸化物からなる。前記皮膜の厚さ4〜500 Å好ましく
は4Å〜100 Åである。また、シリカ系皮膜は、光半導
体の重量を基準として、約0.1〜30重量%好ましく
は1.0〜10.0重量%の量で光半導体上に担持されてい
る。担持量は酸化チタン基材の比表面積によって異な
り、比表面積の大きいもの程担持量は大きくなるが、通
常用いられる粒子径10μ以下の基材においても0.1
重量%では担持量が少なく効果があらわれない。また3
0%重量以上ではシリカ系皮膜が厚くなるので同様に効
果がなくなる。
The silica-based film for coating the surface of the optical semiconductor of the present invention is essentially composed of silicon oxide which is essentially composed of silicon and oxygen, or silicon, oxygen and titanium which are further bonded to titanium oxide on the surface of the substrate. It is composed of a silicon-titanium composite oxide. Furthermore, the silicon-carbon composite containing Si-C may be included. The molar ratio of silicon: oxygen in the silicon oxide is 1: about (1.5 to 2.5), and the molar ratio of silicon: titanium: oxygen in the silicon / titanium composite oxide is 1: about (0.1 to 9.0). : It is about (1.5 to 20). In general, the silica-based coating has the boundary surface with the substrate made of the silicon-titanium composite oxide and the other portions made of silicon oxide. The thickness of the film is 4 to 500Å, preferably 4Å to 100Å. Further, the silica-based film is supported on the optical semiconductor in an amount of about 0.1 to 30% by weight, preferably 1.0 to 10.0% by weight, based on the weight of the optical semiconductor. The supported amount varies depending on the specific surface area of the titanium oxide base material, and the larger the specific surface area, the larger the supported amount.
When the content is% by weight, the amount supported is small and the effect does not appear. Again 3
If it is 0% by weight or more, the silica-based coating becomes thick, and the effect is similarly lost.

本発明にかかる光半導体は白色で人体に対する安全性が
高いので医薬品、化粧品等に用いることができる。光を
照射した時の殺菌効果は大腸菌、アクネ菌など多種の菌
に対して有効であり、この作用により、塗布箇所の減菌
が可能である。また、光触媒作用としても選択的な酸化
を行うことができ、触媒としての利用も可能である。
Since the optical semiconductor according to the present invention is white and highly safe for humans, it can be used for medicines, cosmetics and the like. The bactericidal effect when irradiated with light is effective against various bacteria such as Escherichia coli and acne bacteria, and this action enables sterilization of the application site. Further, it can be selectively oxidized also as a photocatalytic action and can be used as a catalyst.

第2の本発明は前記の光半導体を得る製法であって、そ
の製法は酸化チタン器材の表面にケイ素化合物を被覆し
た後で焼成することからなる。
A second aspect of the present invention is a method for producing the above-described optical semiconductor, which comprises the steps of coating the surface of a titanium oxide device with a silicon compound and then firing the coated silicon compound.

本発明方法では、最初に酸化チタン基材の表面にケイ素
化合物の被覆層を形成する。被覆層の形成は、酸化チタ
ン基材に対してケイ素化合物を固相、液相または気相の
状態で接触させることによって行なう。均一で薄い被覆
層を形成することのできる方法を使用することが好まし
い。
In the method of the present invention, a silicon compound coating layer is first formed on the surface of a titanium oxide substrate. The coating layer is formed by bringing the silicon compound into contact with the titanium oxide base material in the solid phase, liquid phase or gas phase. It is preferable to use a method capable of forming a uniform and thin coating layer.

ケイ素化合物として無機ケイ素化合物例えば水ガラス等
を使用することができる。しかしながら、有機ケイ素化
合物を使用することが好ましい。有機ケイ素化合物とし
ては、クロロシランやアルコキシシランのようなシラン
類や様々な官能基を有したシクロキサン類を用いること
ができる。シロキサン類としては、例えばヒドロキシ変
性、アミノ変性、カルボキシル変性、エポキシ変性、メ
タクリロキシ変性、フッ素変性、メルカプト変性、アル
キル変性、フェニル変性などのシロキサン類を用いるこ
とができる。この中でも、Si−Hを有するポリシロキ
サンが酸化チタン基材上で均一な被覆層を形成すること
を本発明者らは見出した。すなわち、ケイ素化合物とし
て式 (式中、Rは一価の有機基であり、aは1または2であ
り、そしてbは0、1または2であるが、但しaとbと
の和は3を越えないものとする) で示される単位少なくとも1個を1分子中に有するオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンを用いれば、基材上
でSi−H基同志が架橋してSi−O−Siの結合が生
じシリコーン重合体が得られる。本発明者らが見出した
ところによれば、Si−H基同志の架橋は酸化チタン基
材表面に存在する活性点の作用によって進行するので、
触媒の添加は全く不必要である。こうして形成されるシ
リコーン被覆層をもつ酸化チタン基材を焼成すると、均
一で薄いシリカ系皮膜を担持する光半導体が得られる。
本発明では、薄く均一なシリカ系皮膜で基材表面全体を
覆うことが最も好ましい。薄く均一なシリカ系皮膜を基
材表面全体に形成するためには、従来の水ガラスで基材
を被覆してから焼成する方法などでは不充分である。最
初に、基材をケイ素化合物で処理して、基材上にケイ素
化合物の均一な被覆層を形成し、続いてそれを焼成する
方法が最も有効である。酸化チタン基材上にケイ素化合
物を均一に被覆する方法としては、式 または式 (上記各式中、R〜Rは互いに同一でも異なっても
よく、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
kおよびnはそれぞれ正の整数であるが、但し 3≦k≦100 および1≦n≦100 の値を満足するものとする) で表させるシリコーン化合物1種または2種以上を使用
して酸化チタン基材上で重合させる方法がある。この場
合、シロキサン結合の開環重合のみでもいる程度の重合
が可能であるが、上述したようにSi−H基を有するも
のはさらに重合が良好に起こる。
An inorganic silicon compound such as water glass can be used as the silicon compound. However, it is preferred to use organosilicon compounds. As the organosilicon compound, silanes such as chlorosilane and alkoxysilane, and cycloxane having various functional groups can be used. As the siloxane, for example, hydroxy-modified, amino-modified, carboxyl-modified, epoxy-modified, methacryloxy-modified, fluorine-modified, mercapto-modified, alkyl-modified, phenyl-modified siloxanes can be used. Among these, the present inventors have found that polysiloxane having Si-H forms a uniform coating layer on a titanium oxide substrate. That is, as a silicon compound, the formula (In the formula, R is a monovalent organic group, a is 1 or 2, and b is 0, 1 or 2, provided that the sum of a and b does not exceed 3.) When an organohydrogenpolysiloxane having at least one unit represented by the formula (1) in one molecule is used, Si—H groups are crosslinked on the base material to form a Si—O—Si bond to obtain a silicone polymer. . According to the findings of the present inventors, the cross-linking between Si—H groups proceeds by the action of active sites existing on the surface of the titanium oxide base material.
No catalyst addition is necessary at all. When the titanium oxide substrate having a silicone coating layer thus formed is fired, an optical semiconductor carrying a uniform and thin silica-based film can be obtained.
In the present invention, it is most preferable to cover the entire surface of the substrate with a thin and uniform silica coating. In order to form a thin and uniform silica-based coating on the entire surface of the base material, the conventional method of coating the base material with water glass and then firing is not sufficient. The most effective method is to first treat the substrate with a silicon compound to form a uniform coating layer of the silicon compound on the substrate, and then to bake it. As a method for uniformly coating the silicon compound on the titanium oxide substrate, Or expression (In the above formulas, R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and are a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group,
Each of k and n is a positive integer, provided that 3 ≦ k ≦ 100 and 1 ≦ n ≦ 100 are satisfied.) Titanium oxide using one or more silicone compounds represented by There is a method of polymerizing on a substrate. In this case, the ring-opening polymerization of the siloxane bond is sufficient for the polymerization, but as described above, the polymerization having the Si—H group is more favorable.

式(B)の化合物としては、ジハイドロヘキサメチルシ
クロテトラシロキサン、トリハイドロペンタメチルシク
ロテトラシクロキサン、テトラハイドロテトラメチルシ
クロテトラシロキサン、ジハイドロオタメチルシクロペ
ンタシロキサン、トリハイドロヘプタメチルシクロペン
タシロキサン、テトラハイドロヘキサメチルシクロペン
タシロキサン、ペンタハイドロペンタメチルシクロペン
タシロキサンのように1分子中に水素原子が二個以上存
在するものが望ましい。また、水素原子が多すぎるとケ
イ素原子に二個の水素原子が結合するものができるので
入手が困難である。
Examples of the compound of the formula (B) include dihydrohexamethylcyclotetrasiloxane, trihydropentamethylcyclotetracycloxane, tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane, dihydrootamethylcyclopentasiloxane, trihydroheptamethylcyclopentasiloxane, It is desirable that one molecule has two or more hydrogen atoms, such as tetrahydrohexamethylcyclopentasiloxane and pentahydropentamethylcyclopentasiloxane. Further, when the number of hydrogen atoms is too large, it is difficult to obtain silicon atoms because two hydrogen atoms bond to silicon atoms.

式(C)の化合物も同様に1分子中に水素原子が二つ以
上存在するもの、例えば式 の化合物等が望ましい。
The compound of the formula (C) also has two or more hydrogen atoms in one molecule, for example, a compound of the formula And the like are desirable.

前記の式(B)または式(C)の化合物による基材の処
理は液相で行なう以外に、ボールミルを用いた固相でも
行うことができるが、固相の場合には粒子系等が変化す
ることがあり注意を要する。
The treatment of the substrate with the compound of the above formula (B) or the formula (C) can be carried out not only in the liquid phase but also in the solid phase using a ball mill. In the case of the solid phase, the particle system or the like changes. May be necessary and requires attention.

最も好ましい処理方法は以下の方法である。式(B)で
k=3〜7の揮発性環状シリコーンの1種または2種以
上および/または式(C)でn=0〜6の揮発性直鎖シ
リコーン1種または2種以上と酸化チタンとを各別の開
放容器に入れ、これらの容器を共通の密閉系に放置して
おくと揮発性シリコーンが酸化チタン表面に分子状で吸
着する。揮発性シリコーンによる基材の気相処理は、開
放系で行なうこともできる。この場合には、前記の揮発
性シリコーンを適当なキャリアガスで基材上に運ぶのが
好ましい。
The most preferable treatment method is as follows. One or more volatile cyclic silicones of the formula (B) with k = 3 to 7 and / or one or more volatile linear silicones of the formula (C) with n = 0 to 6 and titanium oxide. Putting and in separate open containers, and leaving these containers in a common closed system, volatile silicone is adsorbed on the titanium oxide surface in a molecular form. The gas phase treatment of the substrate with volatile silicone can also be carried out in an open system. In this case, it is preferred to carry the volatile silicone on a substrate with a suitable carrier gas.

この状態では揮発性シリコーンがその温度での分圧で揮
酸し、酸化チタンの上で吸着平衡を保っている。ここで
基材表面に重合活性がなければ、基材を取出したときに
揮発性シリコーンが脱着しては基材は元の表面に戻る。
しかし、重合活性があれば、シリコーン化合物が基材上
で重合する。重合すると、基材表面の揮発性シリコーン
の分圧が下がるので、容器中の揮発性シリコーンがさら
に揮発して基材上に供給される。
In this state, the volatile silicone volatilizes with the partial pressure at that temperature, and maintains adsorption equilibrium on titanium oxide. Here, if the surface of the base material has no polymerization activity, the base material returns to the original surface if the volatile silicone is desorbed when the base material is taken out.
However, if there is polymerization activity, the silicone compound will polymerize on the substrate. When the polymerization is carried out, the partial pressure of the volatile silicone on the surface of the base material is lowered, so that the volatile silicone in the container is further volatilized and supplied onto the base material.

表面で重合を起こすためには一般に熱を用いるか、また
は重合用触媒を用いるが、本発明者らの得た知見による
と、酸化チタン表面にはSi−H基同志を架橋しSi−
O−Siの結合を生成させる触媒作用のあることがわか
った。すなわち、酸化チタン表面に吸着した揮発性シリ
コーンは、この表面活性によって次々と架橋した編目状
のシリコーン樹脂を形成する。このようにして基材表面
がシリコーン樹脂で被覆されると、酸化チタン表面の表
面活性点が封鎖されてしまい、その後の吸着、架橋反応
が進行せず被覆層の形成が停止する。その後脱気する
と、未反応の揮発性シリコーンが除去され、シリコーン
樹脂のみで揮発された酸化チタン基材が得られる。
In order to cause polymerization on the surface, heat is generally used or a polymerization catalyst is used. However, according to the knowledge obtained by the present inventors, the surface of titanium oxide is formed by crosslinking Si—H groups with each other.
It was found to have a catalytic action to form O-Si bonds. That is, the volatile silicone adsorbed on the surface of titanium oxide forms a sequentially cross-linked knitted silicone resin due to this surface activity. When the surface of the base material is coated with the silicone resin in this way, the surface active sites on the titanium oxide surface are blocked, and the subsequent adsorption and crosslinking reactions do not proceed and the formation of the coating layer stops. Then, by degassing, the unreacted volatile silicone is removed, and a titanium oxide base material that is volatilized only by the silicone resin is obtained.

こうして得られるケイ素化合物被覆層をもつ酸化チタン
基材を、続いて焼成工程にかけ、前記基材表面にシリカ
系皮膜を形成する。焼成温度は300 〜1100℃好ましくは
400〜800 ℃である。 300℃以下ではメチル基等の有機
基が残存し、1100℃以上では基材の凝集が生じるため好
ましくない。焼成時間は2〜24時間である。焼成雰囲
気は空気中、真空中、窒素気流中、アンモニア気流中、
水素気流中のいずれでも良い。空気気流中で焼成すると
基材は二酸化チタンになる。空気気流中以外の場合には
低次酸化チタンが生成し、またアンモニア気流中では窒
化チタンや窒化ケイ素が一部に形成される場合がある
が、いずれの場合にも焼成生成物を光半導体として用い
ることができる。
The titanium oxide base material having the silicon compound coating layer thus obtained is then subjected to a firing step to form a silica-based film on the surface of the base material. The firing temperature is 300 to 1100 ° C, preferably
400 to 800 ° C. At 300 ° C or lower, organic groups such as methyl groups remain, and at 1100 ° C or higher, aggregation of the base material occurs, which is not preferable. The firing time is 2 to 24 hours. The firing atmosphere is air, vacuum, nitrogen stream, ammonia stream,
Either in a hydrogen stream may be used. The base material becomes titanium dioxide when fired in an air stream. Low-order titanium oxide is produced in a case other than in the air stream, and titanium nitride or silicon nitride may be partially formed in the ammonia stream, but in either case, the firing product is used as an optical semiconductor. Can be used.

こうして得られる本発明の光半導体の成分構成は、X線
光電子分光分析、赤外分光分析、X線回折等によって推
定することができる。
The component constitution of the optical semiconductor of the present invention thus obtained can be estimated by X-ray photoelectron spectroscopy analysis, infrared spectroscopy analysis, X-ray diffraction and the like.

本発明の光半導体は白色で、光殺菌作用、光触媒作用等
に優れており、また白金担持二酸化チタンと比較して経
時での劣化が少ないものである。
The optical semiconductor of the present invention is white, has excellent photobactericidal action, photocatalytic action, and the like, and is less deteriorated with time as compared with platinum-supported titanium dioxide.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、こ
れは本発明を限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

製造例 1 (1) 二酸化チタン微粒子(0.025μm)100gとテトラヒ
ドロテトラメチルシクロテトラシロキサン20gとを別
々の小容器に入れ、それらの小容器を室温で密閉容器に
て放置した。96時間後に二酸化チタン微粒子を取り出
し重量を測定したところ107.85gのシリコーン処理酸化
チタン微粒子が得られ、さらに50℃の乾燥器に24時
間放置したところシリコーン処理二酸化チタン微粒子10
4.80gが得られた。
Production Example 1 (1) 100 g of titanium dioxide fine particles (0.025 μm) and 20 g of tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane were placed in separate small containers, and the small containers were left at room temperature in a closed container. After 96 hours, the titanium dioxide fine particles were taken out and weighed to obtain 107.85 g of silicone-treated titanium oxide fine particles, and further left in a dryer at 50 ° C. for 24 hours to obtain silicone-treated titanium dioxide fine particles.
4.80 g were obtained.

このシリコーン処理二酸化チタン微粒子を電気炉中にお
いて空気存在下で 500℃で 120分間焼成したところ、シ
リカ系皮膜をもつ二酸化チタン微粒子104.50gが得られ
た。
When the silicone-treated titanium dioxide fine particles were baked in an electric furnace in the presence of air at 500 ° C. for 120 minutes, 104.50 g of titanium dioxide fine particles having a silica-based coating was obtained.

(2) 前記製造例1(1)の各工程段階での生成物の構
成について、X線光電子分光分析装置で解析を行った。
(2) The composition of the product at each process step of Production Example 1 (1) was analyzed by an X-ray photoelectron spectroscopy analyzer.

分析装置としてはアルバック・ファイ社製ESCA−5300
を、X線源としては15KVデュアルアノードMg 300
Wを、エネルギー分析器としては半球静電型分析器 (SC
A)を、検出器としてはPSD(ポジション・センシティ
ブ・ディテクタ)をそれぞれ用いた。結合エネルギーは
1Sの値を標準として補正して行い、0〜1000eVの範
囲で測定を行った。
ESCA-5300 manufactured by ULVAC-PHI, Inc.
15KV dual anode Mg 300 as X-ray source
W is a hemispherical electrostatic analyzer (SC
A) and PSD (position sensitive detector) were used as detectors. The binding energy was corrected with the value of C 1S as a standard, and measured in the range of 0 to 1000 eV.

X線光電子分光分析の結果を第1表に示す。第1図にお
いて、(a)は二酸化チタンの測定結果を示す。Tiの
オージェ(Ti)、Ti2S軌道およびTi2P軌道
を示す結合エネルギーとOのオージェ(O)およびO
1S軌道を示す結合エネルギーとが観察され、表面にチ
タンの酸化物、すなわち酸化チタンが存在していること
を示している。第1図の(b)は、焼成前のシリコン処
理二酸化チタンの測定結果であり、(c)は 500℃で焼
成した生成物の測定結果である。いずれの場合にもTi
やOに起因する結合エネルギー以外にSi2s軌道および
Si2P軌道が観察され、Si化合物が表面に存在するこ
とを示している。(b)と(c)とにおいてはSi2P
道はいずれも102.3eVを示し差が認められなかった。
The results of the X-ray photoelectron spectroscopy analysis are shown in Table 1. In FIG. 1, (a) shows the measurement results of titanium dioxide. Ti Auger (Ti A ), Ti 2S Orbital and Ti 2P Orbital Binding Energy and O Auger (O A ) and O
The binding energy showing the 1S orbital was observed, which shows that titanium oxide, that is, titanium oxide is present on the surface. FIG. 1 (b) shows the measurement results of the silicon-treated titanium dioxide before firing, and (c) shows the measurement results of the product fired at 500 ° C. In any case Ti
The Si 2s orbit and the Si 2P orbit are observed in addition to the binding energy due to O and O, indicating that the Si compound exists on the surface. In both (b) and (c), the Si 2 P orbital shows 102.3 eV and no difference is observed.

(b)と(c)との構成比を光電子スペクトルから求め
られたところ、(b)はTi=14.58,O=52.54,C=
24.09 Si=8.08,(c)はTi=14.78,O=57.4
9,C=20.67,Si=7.06であり、焼成によってCが減
少しOが増加していることがわかった。これは、(b)
におけるシリコーンのSi−CH基が焼成によりSi
−Oの結合に変化したことを示しているものと思われ
る。
When the compositional ratio of (b) and (c) was determined from the photoelectron spectrum, it was found that Ti = 14.58, O = 52.54, C =
24.09 Si = 8.08, (c) Ti = 14.78, O = 57.4
9, C = 20.67, Si = 7.06, and it was found that C decreased and O increased by firing. This is (b)
The Si-CH 3 group of the silicone in
This seems to indicate that the bond was changed to -O.

(3) 前記製造例1(1)の各工程段階の生成物につい
て赤外分光光度計による検討を行った。
(3) An infrared spectrophotometer was used to examine the product of each process step of Production Example 1 (1).

赤外分光光度計としてはDisilab社製FTS−15Cを
用いた。測定は、試料 100mgとKBr粉末 900mgとを均
一に混合し、拡散反射スペクトル測定用セルにつめ、以
下の条件で実施した。
As the infrared spectrophotometer, FTS-15C manufactured by Disilab was used. The measurement was carried out under the following conditions by uniformly mixing 100 mg of the sample and 900 mg of KBr powder and filling the cell in a diffuse reflectance spectrum measurement.

分解能:1cm-1 積算回数: 100回 第2図に赤外吸収スペクトルを示す。(a)は二酸化チ
タンのスペクトルを示し、(b)は焼成前のシリコーン
被覆二酸化チタンのスペクトルを示す。(b)には、
(a)にみられない1270cm-1のSi−CHに起因する
吸収と2170cm-1のSi−H基に起因する吸収とがみられ
る。このことから、(b)の焼成前微粒子はSi−CH
およびSi−H基を有するシリコーンで確実に被覆さ
れていることがわかる。
Resolution: 1 cm -1 Number of integrations: 100 times Figure 2 shows the infrared absorption spectrum. (A) shows the spectrum of titanium dioxide, (b) shows the spectrum of the silicone-coated titanium dioxide before baking. In (b),
(A) due to the Si-H groups of the absorption and 2170 cm -1 attributable to Si-CH 3 of Never 1270 cm -1 that seen to be absorbed Sotoshin. From this, the fine particles before firing of (b) are Si-CH.
It can be seen that it is reliably coated with silicone having 3 and Si-H groups.

これに対して、焼成生成物のスペクトルを示す(c)に
はSi−CHおよびSi−Hに起因する吸収が共に消
失し、代わりに3700〜3800cm-1の吸収が現れる。この吸
収はSi−OHに起因するものと思われる。従って、前
記(2)の光電子スペクトルの結果から、焼成生成物の
表面にSiが確実に存在していることが分かっているの
で、焼成生物の表面には無機のSi化合物であるSiO2
生成していることが推定される。
On the other hand, in (c) showing the spectrum of the calcined product, the absorptions due to Si—CH 3 and Si—H both disappear, and instead the absorptions at 3700 to 3800 cm −1 appear. This absorption is believed to be due to Si-OH. Therefore, from the result of the photoelectron spectrum of (2) above, it is known that Si is surely present on the surface of the baked product, so that SiO 2 which is an inorganic Si compound is formed on the surface of the baked product. It is presumed that

(4) 前記製造例1(1)の各工程段階の微粒子につい
てX線回折による検討を行った。
(4) X-ray diffraction studies were conducted on the fine particles at each step of the above Production Example 1 (1).

X線回折は日本電子社製JRX−12X−Aを用い、タ
ーゲットはCu(Kα線)で40KV、100mAで行っ
た。フィルターはモノクロメーターを、ディクターはS
Cを用いた。第3図に焼成生成物のX線回折結果を示
す。この結果から実施例1(1)の焼成生成物の主成分
は二酸化チタンであり、アナターゼ型の方がルチル型よ
りも多いことがわかる。このX線回折パターンは、未処
理二酸化チタンおよび焼成前シリコーン被覆二酸化チタ
ンでもそれぞれ同じであり、 500℃の焼成では元のアナ
ターゼ型:ルチル型の比が変化しないことを示してい
る。また、焼成によって生成したシリカ系化合物はX線
回折で観察されなかったので、微量であることが分か
る。
For the X-ray diffraction, JRX-12X-A manufactured by JEOL Ltd. was used, and the target was Cu (Kα ray) at 40 KV and 100 mA. The filter is a monochromator, the dictator is S
C was used. FIG. 3 shows the X-ray diffraction result of the baked product. From this result, it is understood that the main component of the baked product of Example 1 (1) is titanium dioxide, and the anatase type is more than the rutile type. This X-ray diffraction pattern is the same for untreated titanium dioxide and pre-calcined silicone-coated titanium dioxide, indicating that the original anatase: rutile ratio did not change upon calcining at 500 ° C. Further, since the silica-based compound produced by firing was not observed by X-ray diffraction, it can be seen that the amount was very small.

以上のことから、実施例1(1)の焼成生成物は主成分
が二酸化チタン(アナターゼ型>ルチル型)であり、表
面に薄いシリカ系皮膜を有したものであることが推定で
きる。
From the above, it can be presumed that the fired product of Example 1 (1) has titanium dioxide (anatase type> rutile type) as a main component and has a thin silica-based coating on the surface.

殺菌活性試験例 (a)大腸菌に対する光殺菌活性 予め24時間肉汁培地(pH7)にて前培養した大腸菌
(Esherichia coli ATCC8739)を0.1Mリン酸緩衝液
(pH7)に懸濁し、3.5×10cells/mlの細胞懸
濁液を調製した。一方、 100ml三角フラスコに二酸化
チタン微粒子(0.025μm)または前記製造例1(1)
で調製した本発明の光半導体粒子を50mg入れ、上記の
細胞懸濁液30mlを加えた。これらの三角フラスコを
緩やかに振とうさせながらハロゲンランプにて光照射を
行い(約10000 ルックス)、180分後の生菌数をコロ
ニー法によって測定した。これらの実験は室温において
行った。結果を以下の第1表に示す。
Bactericidal activity test example (a) Photobactericidal activity against Escherichia coli Escherichia coli (Esherichia coli ATCC8739) pre-cultured in a broth medium (pH 7) for 24 hours in advance was suspended in 0.1 M phosphate buffer (pH 7) to obtain 3.5 ×. A cell suspension of 10 3 cells / ml was prepared. On the other hand, in a 100 ml Erlenmeyer flask, titanium dioxide fine particles (0.025 μm) or the above Production Example 1 (1)
50 mg of the photo-semiconductor particles of the present invention prepared in the above was added, and 30 ml of the above cell suspension was added. Light irradiation was performed with a halogen lamp (about 10,000 lux) while gently shaking these Erlenmeyer flasks, and the number of viable cells after 180 minutes was measured by the colony method. These experiments were performed at room temperature. The results are shown in Table 1 below.

第1表から明らかなように、添加物のない細胞懸濁液に
光を照射した場合も、製造例1(1)の焼成生成物を添
加して光を照射しなかった場合も、180分後の生菌数
はほとんど変化していない。それに対し、二酸化チタン
微粒子を加えて光照射を行った場合には明らかに生菌数
が減少し、製造例1(1)の焼成生成物を加えて光を照
射した場合には生菌数が更に大幅に減少していることが
わかる。このことから本発明による半導体が光の照射を
受けた場合に有効な殺菌力を示すことは明らかである。
As is clear from Table 1, 180 minutes was observed both when the cell suspension containing no additive was irradiated with light and when the calcined product of Production Example 1 (1) was added and not irradiated with light. Subsequent viable cell counts have hardly changed. On the other hand, when the titanium dioxide fine particles were added and light irradiation was performed, the viable cell count was clearly reduced, and when the baked product of Production Example 1 (1) was added and light was irradiated, the viable cell count was decreased. It can be seen that the number is further reduced. From this, it is clear that the semiconductor according to the present invention exhibits effective bactericidal activity when exposed to light.

(b)アクネ菌に対する光殺菌活性 予め48時間GAM寒天培地(pH7.3)にて前培養し
たアクネ菌(Propionibacterium acnes ATCC11827)を
M/15リン酸緩衝液(pH7.2)に懸濁し、8.3×
10cells/mlの細胞権濁液を調製した。一方、 100
ml三角フラスコに酸化チタン微粒子(0.025μm)ま
たは前記製造例1(1)で調製した本発明の光半導体粒
子を10mg入れ、上記の細胞権濁液30mlを入れた。
これらの三角フラスコを緩やかに振とうさせながら螢光
澄にて光照射を行い(約6000ルックス)、30分間後、
60分間後および90分間後の生菌数をコロニー法にて
測定した。これらの実験は37℃にて行った。結果を以
下の第2表に示す。
(B) Photobactericidal activity against Acne bacterium Acne bacterium (Propionibacterium acnes ATCC11827) pre-cultured in GAM agar medium (pH 7.3) for 48 hours in advance was suspended in M / 15 phosphate buffer (pH 7.2) to give 8 .3 ×
A cell suspension of 10 5 cells / ml was prepared. On the other hand, 100
Into a ml Erlenmeyer flask, 10 mg of titanium oxide fine particles (0.025 μm) or the optical semiconductor particles of the present invention prepared in the above Production Example 1 (1) were placed, and 30 ml of the above cell suspension was placed.
While gently shaking these Erlenmeyer flasks, irradiate with fluorescence (about 6000 lux), and after 30 minutes,
The viable cell counts after 60 minutes and 90 minutes were measured by the colony method. These experiments were performed at 37 ° C. The results are shown in Table 2 below.

第2表から明らかなとおり、アクネ菌の場合にも大腸菌
の場合と同様の結果が得られた。しかしながら、大腸菌
の場合よりも二酸化チタンとの差が大きく、未処理の二
酸化チタンよりも光殺菌作用が強いことがわかる。
As is clear from Table 2, the same results as in the case of Escherichia coli were obtained in the case of P. acnes. However, the difference from titanium dioxide is larger than that of E. coli, and it can be seen that the photobactericidal action is stronger than that of untreated titanium dioxide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はX線光電子分光分析の結果を示すグラフ、第2
図は赤外線吸収スペクトルを示すグラフ、そして第3図
はX線回折の結果を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy analysis.
The figure is a graph showing an infrared absorption spectrum, and FIG. 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸化チタン基材の表面にケイ素・チタン複
合酸化物を含む膜厚4〜 500Åのシリカ系皮膜 0.1〜30
重量%(光半導体の重量基準)を担持してなる光半導
体。
1. A silica-based film having a thickness of 4 to 500 Å containing a silicon-titanium composite oxide on the surface of a titanium oxide base material, 0.1 to 30.
An optical semiconductor that carries a weight percentage (based on the weight of the optical semiconductor).
【請求項2】酸化チタン基材が粒子径 0.008〜10μの微
粒子である特許請求の範囲第1項記載の光半導体。
2. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the titanium oxide base material is fine particles having a particle diameter of 0.008 to 10 μm.
【請求項3】酸化チタン基材が低次酸化チタン、アナタ
ーゼ、ルチル、ブルッカイトまたはその混合物からなる
特許請求の範囲第1項記載の光半導体。
3. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the titanium oxide base material comprises low-order titanium oxide, anatase, rutile, brookite or a mixture thereof.
【請求項4】シリカ系皮膜が炭化ケイ素を含む特許請求
の範囲第1項記載の光半導体。
4. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the silica-based coating contains silicon carbide.
【請求項5】酸化チタン基材の表面にケイ素化合物を被
覆した後に焼成することにより前記基材の表面に膜厚4
〜 500Åのシリカ系皮膜 0.1〜30重量%(光半導体の重
量基準)を形成することからなる光半導体の製法。
5. A titanium oxide substrate is coated with a silicon compound on the surface thereof and then baked to obtain a film thickness of 4 on the surface of the substrate.
~ 500 Å Silica-based film 0.1 ~ 30 wt% (based on the weight of the optical semiconductor) A method of manufacturing an optical semiconductor.
【請求項6】ケイ素化合物として、式 (式中、Rは一価の有機基であり、aは1または2であ
り、そしてbは0、1または2であるが、但しaとbと
の和は3を超えないものとする)で示される単位、少な
くとも1個を1分子中に有するオルガノハイドロジェン
ポリシロキサンを使用する特許請求の範囲第5項記載の
方法。
6. A silicon compound of the formula (In the formula, R is a monovalent organic group, a is 1 or 2, and b is 0, 1 or 2, provided that the sum of a and b does not exceed 3.) The method according to claim 5, wherein an organohydrogenpolysiloxane having at least one unit represented by the formula (1) in one molecule is used.
【請求項7】ケイ素化合物として、式 または式 (上記各式中、R〜Rは互いに同一でも異なっても
よく、水素原子、アルキル基またはアリール基であり、
kおよびnはそれぞれ正の整数であるが、但し 3≦k≦100 および1≦n≦100 の値を満足するものとする) で表される化合物を使用する特許請求の範囲第5項記載
の方法。
7. A silicon compound of the formula Or expression (In the above formulas, R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and are a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group,
k and n are respectively positive integers, provided that the values of 3 ≦ k ≦ 100 and 1 ≦ n ≦ 100 are satisfied). Method.
【請求項8】焼成温度が 300℃〜1100℃である特許請求
の範囲第5項記載の方法。
8. The method according to claim 5, wherein the firing temperature is 300 ° C. to 1100 ° C.
JP61103009A 1986-05-07 1986-05-07 Optical semiconductor and its manufacturing method Expired - Fee Related JPH0615407B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61103009A JPH0615407B2 (en) 1986-05-07 1986-05-07 Optical semiconductor and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61103009A JPH0615407B2 (en) 1986-05-07 1986-05-07 Optical semiconductor and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62260717A JPS62260717A (en) 1987-11-13
JPH0615407B2 true JPH0615407B2 (en) 1994-03-02

Family

ID=14342650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61103009A Expired - Fee Related JPH0615407B2 (en) 1986-05-07 1986-05-07 Optical semiconductor and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0615407B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06102155B2 (en) * 1988-02-29 1994-12-14 株式会社日立製作所 Deodorant, deodorant manufacturing method, deodorizing method, deodorizing device, and refrigeration cycle device equipped with this deodorizing device
JPH09231821A (en) * 1995-12-22 1997-09-05 Toto Ltd Luminaire and method for maintaining illuminance
JP4282597B2 (en) 2002-06-03 2009-06-24 旭化成ケミカルズ株式会社 Photocatalyst composition
EP1857181A4 (en) 2005-02-15 2011-06-15 Mitsui Chemicals Inc Photocatalyst, method for producing same, liquid dispersion containing photocatalyst and photocatalyst coating composition
JP5065636B2 (en) * 2006-08-11 2012-11-07 関西ペイント株式会社 Method for producing optical semiconductor fine particles
WO2010004814A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-14 旭硝子株式会社 Core-shell particle and method for producing core-shell particle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4833080A (en) * 1971-11-30 1973-05-07
JPS51147499A (en) * 1975-06-13 1976-12-17 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Process for production of titanium dioxide pigment
JPS61215216A (en) * 1985-03-19 1986-09-25 Teikoku Kako Kk Hydrophobic spherical particle of titanium oxide

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62260717A (en) 1987-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2452531C (en) Insulating and functionalizing fine metal-containing particles with conformal ultra-thin films
EP0834468B1 (en) Encapsulated silica nanoparticles
Muijsers et al. Sulfidation study of molybdenum oxide using MoO3/SiO2/Si (100) model catalysts and Mo-IV3-sulfur cluster compounds
US6913827B2 (en) Nanocoated primary particles and method for their manufacture
EP0212870B1 (en) Silicone polymer-coated powder or particulate material
JP2007535589A (en) Nanoparticle surface treatment and manufacturing method for controlling interfacial properties
JPH0549631B2 (en)
Garbassi et al. A study of surface modification of silica using XPS, DRIFT and NMR
JPH0615407B2 (en) Optical semiconductor and its manufacturing method
Astaneh et al. Surface and subsurface film growth of titanium dioxide on polydimethylsiloxane by atomic layer deposition
Arkhireeva et al. A versatile route to silsesquioxane nanoparticles from organically modified silane precursors
US20080057130A1 (en) The surface treatment of nanoparticles to control interfacial properties and method of manufacture
EP0224978B1 (en) Silicone polymer-coated powder or particulate material
WO2015152138A1 (en) Silicon oxide-coated zinc oxide, method for producing same, and composition and cosmetic including silicon oxide-coated zinc oxide
Bürgy et al. Spherosiloxanes and Spherometallosiloxanes
JPH08686B2 (en) Modified powder
JP4592846B2 (en) Photocatalytic coating for removing nitrogen oxides in air and article having this coating
AU718012B2 (en) Functionalized hydroxylated inorganic oxide support and process for its preparation
Sonström et al. Titanium (IV) surface complexes bearing chelating catecholato ligands for enhanced band-gap reduction
JPS61190567A (en) Surface-treated powder
KR100308818B1 (en) Hydrophilic coating glass coated with porous thin layer of TiO2
Boccaleri et al. Synthesis routes of poss
JPH0725727A (en) Complex globular powder and cosmetic containing the same
CA1261208A (en) Modified powder or particulate material
Larsen et al. Polyhedral Organic Silsesquioxane Cage Structures Formed via Reaction of Methylchlorosilanes with Re/CeO2 in Catalytic Oxygen Depletion–Regeneration Cycle

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees