JPH07256089A - 光触媒担持線状物品 - Google Patents
光触媒担持線状物品Info
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- JPH07256089A JPH07256089A JP6048201A JP4820194A JPH07256089A JP H07256089 A JPH07256089 A JP H07256089A JP 6048201 A JP6048201 A JP 6048201A JP 4820194 A JP4820194 A JP 4820194A JP H07256089 A JPH07256089 A JP H07256089A
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は大きな光反応効率を有する光触媒担
持線状物品を提供することを，さらに多数の該光触媒担
持線状物品から構成される高効率光反応リアクターを提
供することを目的としている。 【構成】 光透過性線状物品と前記線状物品表面に被覆
された光触媒の層とからなる光触媒担持線状物品におい
て，前記光透過性線状物品表面が粗面であることを特徴
とする光触媒担持線状物品並びにその集合体で構成され
る光反応リアクターである。
持線状物品を提供することを，さらに多数の該光触媒担
持線状物品から構成される高効率光反応リアクターを提
供することを目的としている。 【構成】 光透過性線状物品と前記線状物品表面に被覆
された光触媒の層とからなる光触媒担持線状物品におい
て，前記光透過性線状物品表面が粗面であることを特徴
とする光触媒担持線状物品並びにその集合体で構成され
る光反応リアクターである。
Description
【０００１】本発明は，水および空気中の有害有機物質
を光分解除去するための光触媒担持線状物品および該光
触媒担持線状物品の集合体から構成される光反応リアク
ターに関する。
を光分解除去するための光触媒担持線状物品および該光
触媒担持線状物品の集合体から構成される光反応リアク
ターに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近，地球規模での環境汚染が問題にな
っている。中でも，飲料水および空気中の有害有機物質
は，人間の体内に直接取り込まれることから，特に深刻
である。水中の有害有機物としては，トリハロメタンな
どの有機ハロゲン化物があり，従来活性炭などを充填し
たフィルターにより除去されてきた。また，空気中で問
題になる有害有機物としては，ＮＯx，ＳＯx，ＮＨ3な
どがあり，その除去方法としては活性炭を始めとする各
種吸着剤が用いられてきた。
っている。中でも，飲料水および空気中の有害有機物質
は，人間の体内に直接取り込まれることから，特に深刻
である。水中の有害有機物としては，トリハロメタンな
どの有機ハロゲン化物があり，従来活性炭などを充填し
たフィルターにより除去されてきた。また，空気中で問
題になる有害有機物としては，ＮＯx，ＳＯx，ＮＨ3な
どがあり，その除去方法としては活性炭を始めとする各
種吸着剤が用いられてきた。
【０００３】また，エレクトロニクス産業，特に半導体
の製造には，クリーンな環境が求められており，技術の
進歩にともない求められるクリーン度も高くなりつつあ
る。塵埃などはエアフィルターで効率的に除去すること
ができるが，クリーンルーム中に存在する有機分子を除
去することは極低濃度であるために困難である。この分
野で問題となる空気中の有機物としては，ガラスやウエ
ハー基板上に付着する高沸点炭化水素類，例えば，クリ
ーンルーム構成材からの脱離物であるＳｉ化合物などが
ある。
の製造には，クリーンな環境が求められており，技術の
進歩にともない求められるクリーン度も高くなりつつあ
る。塵埃などはエアフィルターで効率的に除去すること
ができるが，クリーンルーム中に存在する有機分子を除
去することは極低濃度であるために困難である。この分
野で問題となる空気中の有機物としては，ガラスやウエ
ハー基板上に付着する高沸点炭化水素類，例えば，クリ
ーンルーム構成材からの脱離物であるＳｉ化合物などが
ある。
【０００４】一方，ＴｉＯ2に代表される結晶性半導体
が，光触媒活性を有することは良く知られている（参考
文献，藤島ら，表面，第２０巻，５６３ページ，１９８
２年）。これは，バンドギャップ以上のエネルギーを持
つ波長の光を吸収することにより，価電子帯の電子が伝
導帯に励起され，価電子帯には正孔が生成する。これら
の励起電子および正孔が，結晶性半導体の表面に吸着し
た有機物を分解するものである。
が，光触媒活性を有することは良く知られている（参考
文献，藤島ら，表面，第２０巻，５６３ページ，１９８
２年）。これは，バンドギャップ以上のエネルギーを持
つ波長の光を吸収することにより，価電子帯の電子が伝
導帯に励起され，価電子帯には正孔が生成する。これら
の励起電子および正孔が，結晶性半導体の表面に吸着し
た有機物を分解するものである。
【０００５】従来の研究は，反応面積を大きくするため
に，主に半導体微粒子系で行われてきた。確かに，熱触
媒では，触媒を微粒子化することにより，反応面積を著
しく増大させることが可能である。これに対して，光触
媒では触媒を微粒子化することにより反応面積を増大さ
せることができても、反応を誘起させるに必要な光を効
率的に微粒子に照射することが困難となることから，微
粒子化の効果は小さい。また，水および空気の浄化に用
いる場合には，微粒子の回収が大きな問題になる。
に，主に半導体微粒子系で行われてきた。確かに，熱触
媒では，触媒を微粒子化することにより，反応面積を著
しく増大させることが可能である。これに対して，光触
媒では触媒を微粒子化することにより反応面積を増大さ
せることができても、反応を誘起させるに必要な光を効
率的に微粒子に照射することが困難となることから，微
粒子化の効果は小さい。また，水および空気の浄化に用
いる場合には，微粒子の回収が大きな問題になる。
【０００６】現在までに，ＴｉＯ2などの半導体を固体
支持体に固定化した種々の光反応リアクターが提案され
ている。例えば特開昭６１−９７１０２号公報には、光
ファイバーの側表面に半導体微粒子を胆持させて光ファ
イバーをを通してその側表面にある反応系に光を照射す
ることが記載されている。また同様に光学ファイバー表
面に膜状半導体を固定化するものが発表されている（参
考文献，Ｄ．Ｃ．Ｇａｐｅｎ，米国ウイスコンシン−マ
ジソン大学修士論文，１９９１）。これらによれば、光
学ファイバー径を小さくし，多数のファイバーをまとめ
て使用することにより，光反応面積を増大させることが
可能になる。
支持体に固定化した種々の光反応リアクターが提案され
ている。例えば特開昭６１−９７１０２号公報には、光
ファイバーの側表面に半導体微粒子を胆持させて光ファ
イバーをを通してその側表面にある反応系に光を照射す
ることが記載されている。また同様に光学ファイバー表
面に膜状半導体を固定化するものが発表されている（参
考文献，Ｄ．Ｃ．Ｇａｐｅｎ，米国ウイスコンシン−マ
ジソン大学修士論文，１９９１）。これらによれば、光
学ファイバー径を小さくし，多数のファイバーをまとめ
て使用することにより，光反応面積を増大させることが
可能になる。
【０００７】しかしながら，この方法でも光反応効率は
十分とは言えず、さらに大きな光反応効率を有する光触
媒担持物品が求められていた。
十分とは言えず、さらに大きな光反応効率を有する光触
媒担持物品が求められていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，大きな光反
応効率を有する光触媒担持線状物品、および多数の該光
触媒担持線状物品から構成される高効率光反応リアクタ
ーを提供することを目的としている。
応効率を有する光触媒担持線状物品、および多数の該光
触媒担持線状物品から構成される高効率光反応リアクタ
ーを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは，鋭意研究
の結果，表面を粗面化した柱状の光透過性線状物品表面
上に光触媒を担持することにより，光触媒反応速度を著
しく向上させることに成功した。
の結果，表面を粗面化した柱状の光透過性線状物品表面
上に光触媒を担持することにより，光触媒反応速度を著
しく向上させることに成功した。
【００１０】すなわち、本発明は、光透過性線状物品と
前記線状物品表面に被覆された光触媒の層とからなる光
触媒担持線状物品において，前記光透過性線状物品表面
が粗面であることを特徴とする光触媒担持線状物品であ
る。
前記線状物品表面に被覆された光触媒の層とからなる光
触媒担持線状物品において，前記光透過性線状物品表面
が粗面であることを特徴とする光触媒担持線状物品であ
る。
【００１１】本発明の光触媒反応機構を、模式的に示し
た図１を用いて説明する。図は光触媒担持線状物品の横
断面を示し、線状物品１はその側表面に多数の凹凸２を
有しており、その表面には光触媒膜３が被覆されてい
る。線状物品１の一端から励起用光（紫外および／また
は可視光線）４を入射させると、光４は線状物品の側面
の凹凸２に衝突散乱して光触媒膜３の中をｈνのエネル
ギーをもって進行する。そして光触媒膜を構成するＴｉ
Ｏ2粒子に衝突して伝導帯５に励起された電子６と価電
子帯７の正孔８を生じさせる。励起電子６と正孔８は光
触媒膜３の外側表面に吸着している有害有機物粒子９に
向かって移動して有害有機物粒子に到達して光触媒反応
を生じさせて有害有機物粒子を無害の分解生成物１０に
変化させる。
た図１を用いて説明する。図は光触媒担持線状物品の横
断面を示し、線状物品１はその側表面に多数の凹凸２を
有しており、その表面には光触媒膜３が被覆されてい
る。線状物品１の一端から励起用光（紫外および／また
は可視光線）４を入射させると、光４は線状物品の側面
の凹凸２に衝突散乱して光触媒膜３の中をｈνのエネル
ギーをもって進行する。そして光触媒膜を構成するＴｉ
Ｏ2粒子に衝突して伝導帯５に励起された電子６と価電
子帯７の正孔８を生じさせる。励起電子６と正孔８は光
触媒膜３の外側表面に吸着している有害有機物粒子９に
向かって移動して有害有機物粒子に到達して光触媒反応
を生じさせて有害有機物粒子を無害の分解生成物１０に
変化させる。
【００１２】本発明により、光触媒反応速度が著しく向
上するのは，２つの効果に起因するものである。１つ
は，平滑表面線状支持体を用いる場合に比べて，表面の
凹凸によって光反応面積、言いかえれば光触媒の被覆表
面積が一層増大することである。他の１つは，これが最
も重要であるが、光が表面の凹凸で散乱されるために，
効率的に半導体に光が吸収されることである。より詳細
に述べると、光透過性線状物品の内部を通過した光は光
透過性線状物品の屈折率（ガラスの場合約１.５）より
も高い屈折率（約２.５）をもつＴｉＯ2膜に優先的に吸
収される。光が効率よく作用して光吸収効率が増加する
理由はおそらく次の（１）および（２）のいずれかまた
はそれらの組合せによると推定される。
上するのは，２つの効果に起因するものである。１つ
は，平滑表面線状支持体を用いる場合に比べて，表面の
凹凸によって光反応面積、言いかえれば光触媒の被覆表
面積が一層増大することである。他の１つは，これが最
も重要であるが、光が表面の凹凸で散乱されるために，
効率的に半導体に光が吸収されることである。より詳細
に述べると、光透過性線状物品の内部を通過した光は光
透過性線状物品の屈折率（ガラスの場合約１.５）より
も高い屈折率（約２.５）をもつＴｉＯ2膜に優先的に吸
収される。光が効率よく作用して光吸収効率が増加する
理由はおそらく次の（１）および（２）のいずれかまた
はそれらの組合せによると推定される。
【００１３】（１）光触媒膜の外側表面は光透過性線状
物品の表面凹凸の形状がそのまま引き継がれて凹凸形状
をなしているので、光触媒膜外側表面の一つの山形斜面
から外へ出ていった光が向かい合った隣の山形斜面にあ
たって更に光触媒膜内部を進行するので光触媒膜内の光
の通過長さが増大して光吸収効率が増加する。。もし平
滑表面線状支持体を用いる場合には、光触媒膜の外側表
面も平坦であるから、このような再帰入射を生じない。
物品の表面凹凸の形状がそのまま引き継がれて凹凸形状
をなしているので、光触媒膜外側表面の一つの山形斜面
から外へ出ていった光が向かい合った隣の山形斜面にあ
たって更に光触媒膜内部を進行するので光触媒膜内の光
の通過長さが増大して光吸収効率が増加する。。もし平
滑表面線状支持体を用いる場合には、光触媒膜の外側表
面も平坦であるから、このような再帰入射を生じない。
【００１４】（２）光触媒膜の外側表面は上述のように
凹凸形状をなしているので、光触媒膜の中を通ってその
外側表面の一つの山形の一方斜面に衝突して全反射して
その山の反対側の傾斜に衝突して全反射しこれを複数回
繰り返すため光触媒膜内の光の通過長さが増大して光吸
収効率が増加する。もし平滑表面線状支持体を用いる場
合には、光触媒膜の外側表面も平坦であり、山形形状は
存在しないから、上記の繰り返し全反射は生じない。
凹凸形状をなしているので、光触媒膜の中を通ってその
外側表面の一つの山形の一方斜面に衝突して全反射して
その山の反対側の傾斜に衝突して全反射しこれを複数回
繰り返すため光触媒膜内の光の通過長さが増大して光吸
収効率が増加する。もし平滑表面線状支持体を用いる場
合には、光触媒膜の外側表面も平坦であり、山形形状は
存在しないから、上記の繰り返し全反射は生じない。
【００１５】本発明において、光透過性線状物品の材料
としては，その物品の上に被覆する光触媒膜を励起する
ことができる光すなわち、紫外光および／または可視
光、を透過するもの、好ましくは関係する光の波長に対
して透過率が材料の長さ１ｃｍあたり、９６.０％以
上、より好ましくは９８.０％以上のものであれば何で
も用いることができるが，特に耐光性に優れた石英ガラ
ス，パイレックスガラス，ソーダライムガラスなどのガ
ラスファイバーを好適に用いることができる。光透過性
線状物品はその断面が円形、楕円形、多角形等の断面を
有する細長い物品であり、その太さは，細ければ細い程
良いが，あまり細くなると機械的強度が低下するので、
直径が０．１ｍｍ以上であることが望ましい。また，太
さの上限は無いが，太くなるほどファイバーの体積当り
の光反応効率は低下するので１０ｍｍ以下が好ましい。
特に好ましい直径は０．２〜１ｍｍである。また、光透
過性線状物品の長さは、特に限定はないが、太さの１０
倍〜１０万倍（好ましくは３０倍〜３万倍、より好まし
くは１００倍〜５０００倍）で、通常は５ｃｍ〜１０ｍ
である。
としては，その物品の上に被覆する光触媒膜を励起する
ことができる光すなわち、紫外光および／または可視
光、を透過するもの、好ましくは関係する光の波長に対
して透過率が材料の長さ１ｃｍあたり、９６.０％以
上、より好ましくは９８.０％以上のものであれば何で
も用いることができるが，特に耐光性に優れた石英ガラ
ス，パイレックスガラス，ソーダライムガラスなどのガ
ラスファイバーを好適に用いることができる。光透過性
線状物品はその断面が円形、楕円形、多角形等の断面を
有する細長い物品であり、その太さは，細ければ細い程
良いが，あまり細くなると機械的強度が低下するので、
直径が０．１ｍｍ以上であることが望ましい。また，太
さの上限は無いが，太くなるほどファイバーの体積当り
の光反応効率は低下するので１０ｍｍ以下が好ましい。
特に好ましい直径は０．２〜１ｍｍである。また、光透
過性線状物品の長さは、特に限定はないが、太さの１０
倍〜１０万倍（好ましくは３０倍〜３万倍、より好まし
くは１００倍〜５０００倍）で、通常は５ｃｍ〜１０ｍ
である。
【００１６】なお，光透過性線状物品表面の側面粗面化
法としては，特に限定されず，ＨＦ水溶液による化学的
エッチングおよび研磨材による物理的なスリ加工などを
用いれば良い。粗面化は光透過性線状物品表面だけでな
く、その末端表面に施してもよく、また光を入射させる
側の端面に施してもよい。凹凸のディメンジョンとして
は，紫外および／または可視光を散乱するために，深さ
約２００ｎｍ以上が必要になる。しかし，凹凸サイズが
大きすぎると，担体の機械的強度が小さくなることか
ら，効率は低下することになる，その結果，上限は０.
１ｍｍであることが望ましく、特に０.５〜１０μｍの
範囲が特に好適である。凹凸のピッチは特に限定されな
いが、当然凹凸深さによって異なる。通常は凹凸の深さ
の１０倍程度のものが使用される。
法としては，特に限定されず，ＨＦ水溶液による化学的
エッチングおよび研磨材による物理的なスリ加工などを
用いれば良い。粗面化は光透過性線状物品表面だけでな
く、その末端表面に施してもよく、また光を入射させる
側の端面に施してもよい。凹凸のディメンジョンとして
は，紫外および／または可視光を散乱するために，深さ
約２００ｎｍ以上が必要になる。しかし，凹凸サイズが
大きすぎると，担体の機械的強度が小さくなることか
ら，効率は低下することになる，その結果，上限は０.
１ｍｍであることが望ましく、特に０.５〜１０μｍの
範囲が特に好適である。凹凸のピッチは特に限定されな
いが、当然凹凸深さによって異なる。通常は凹凸の深さ
の１０倍程度のものが使用される。
【００１７】光透過性線状物品上に担持する光触媒の種
類は，対象となる有害有機物質および光源の種類などを
考慮の上，ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ
3、ＧａＡｓＰ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＧａＰ，Ｉｎ2Ｏ3、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2−Ｐｔ−
ＲｕＯ2合金などの中から選定される。光触媒活性の高
さと化学的な安定性から，現在最も広範に用いられてい
る光触媒はＴｉＯ2であり，本発明にも特に好適に使用
することが可能である。しかしながら，本発明に使用さ
れる光触媒はこれに限定されることはなく，従来光触媒
として知られているものは如何なるものでも使用するこ
とができる。
類は，対象となる有害有機物質および光源の種類などを
考慮の上，ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ
3、ＧａＡｓＰ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＧａＰ，Ｉｎ2Ｏ3、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2−Ｐｔ−
ＲｕＯ2合金などの中から選定される。光触媒活性の高
さと化学的な安定性から，現在最も広範に用いられてい
る光触媒はＴｉＯ2であり，本発明にも特に好適に使用
することが可能である。しかしながら，本発明に使用さ
れる光触媒はこれに限定されることはなく，従来光触媒
として知られているものは如何なるものでも使用するこ
とができる。
【００１８】光触媒膜の厚みは，薄すぎると，光を十分
に吸収できない。一方，厚すぎると，膜中で生じた光キ
ャリヤーが表面まで拡散できないために，触媒活性が低
下する。従って，最適値が存在することになる。その値
は，用いる光触媒の種類によって異なるが，５ｎｍ〜５
μｍの範囲、より好ましくは５０〜５００ｎｍの範囲の
中にある。
に吸収できない。一方，厚すぎると，膜中で生じた光キ
ャリヤーが表面まで拡散できないために，触媒活性が低
下する。従って，最適値が存在することになる。その値
は，用いる光触媒の種類によって異なるが，５ｎｍ〜５
μｍの範囲、より好ましくは５０〜５００ｎｍの範囲の
中にある。
【００１９】この光触媒担持線状物品の複数本の一端は
光源からの光を最大限に導入するために密に束ね、反応
部分は反応効率を上げるために粗に束ねて、汚染空気ま
たは汚染水が入る入り口と出ていく出口を有するジャケ
ットの中に収納することにより反応リアクターにするこ
とができる。
光源からの光を最大限に導入するために密に束ね、反応
部分は反応効率を上げるために粗に束ねて、汚染空気ま
たは汚染水が入る入り口と出ていく出口を有するジャケ
ットの中に収納することにより反応リアクターにするこ
とができる。
【００２０】
【実施例】以下，実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが，本発明はかかる実施例にのみに限定されるもの
ではない。光触媒担持体として，表面が平滑な石英製ロ
ッド（直径１０ｍｍ，長さ＝１００ｍｍ、可視光透過率
（４００〜８００ｎｍ）は約１００％、紫外線透過率
（３６０ｎｍ）は約１００％）を３本用意し，その内の
２本の側面の表面を研磨砂（番手＃１０００）を用い、
回転する鉄製テーブル上に研磨砂と水の混合層を作り、
ロッド表面を手で押し付けて研磨し、粗面化した。
するが，本発明はかかる実施例にのみに限定されるもの
ではない。光触媒担持体として，表面が平滑な石英製ロ
ッド（直径１０ｍｍ，長さ＝１００ｍｍ、可視光透過率
（４００〜８００ｎｍ）は約１００％、紫外線透過率
（３６０ｎｍ）は約１００％）を３本用意し，その内の
２本の側面の表面を研磨砂（番手＃１０００）を用い、
回転する鉄製テーブル上に研磨砂と水の混合層を作り、
ロッド表面を手で押し付けて研磨し、粗面化した。
【００２１】チタン（ＩＶ）プロポキシド２８．３９ｇ
を１８．４３ｇの無水エタノールに添加し，室温で約３
分間攪拌した後に，氷冷した（溶液Ａ）。エタノール
１８．４３ｇ，水 １．８ｇ ，および塩酸 ０．２９
ｇの混合水溶液を調製した（溶液Ｂ）。溶液Ａを攪拌し
ながら，溶液Ｂをビュレットを用いてゆっくりと滴下す
ることにより，均一混合溶液とした（溶液Ｃ）。
を１８．４３ｇの無水エタノールに添加し，室温で約３
分間攪拌した後に，氷冷した（溶液Ａ）。エタノール
１８．４３ｇ，水 １．８ｇ ，および塩酸 ０．２９
ｇの混合水溶液を調製した（溶液Ｂ）。溶液Ａを攪拌し
ながら，溶液Ｂをビュレットを用いてゆっくりと滴下す
ることにより，均一混合溶液とした（溶液Ｃ）。
【００２２】粗面化した前記石英製ロッドの内の１本を
溶液Ｃ中に浸漬した後に，１．８ｃｍ／分の一定速度で
垂直に引き上げた。空気中で十分に乾燥させた後に，５
００℃で１０分間焼成した。これにより石英製ロッドの
表面には厚みが約５０ｎｍのＴｉＯ2が被覆された。こ
の被覆石英製ロッド（サンプルロッドＢ）の断面の模式
図を図１に示した。
溶液Ｃ中に浸漬した後に，１．８ｃｍ／分の一定速度で
垂直に引き上げた。空気中で十分に乾燥させた後に，５
００℃で１０分間焼成した。これにより石英製ロッドの
表面には厚みが約５０ｎｍのＴｉＯ2が被覆された。こ
の被覆石英製ロッド（サンプルロッドＢ）の断面の模式
図を図１に示した。
【００２３】このＴｉＯ2膜のＸ線回折パターンを測定
したところ、ＴｉＯ2は結晶化しており，結晶形はアナ
ターゼであることがわかる。比較のために、粗面化しな
い表面平滑の石英製ロッドを上記と同じ条件で処理し
て、その表面に約５０ｎｍのＴｉＯ2を被覆させた。
したところ、ＴｉＯ2は結晶化しており，結晶形はアナ
ターゼであることがわかる。比較のために、粗面化しな
い表面平滑の石英製ロッドを上記と同じ条件で処理し
て、その表面に約５０ｎｍのＴｉＯ2を被覆させた。
【００２４】次に，これらの光触媒担持石英製ロッド
（サンプルロッドＢおよびサンプルロッドＡ）の光触媒
活性の評価を行った。この評価方法として，蟻酸の分解
反応を採用した。光触媒活性評価実験の模式図、図２に
示すように、蓋２０を有する反応容器２１（内容積＝３
６２ｃｃ）の中にモル濃度１Ｍの蟻酸溶液１３を２５６
ｃｃを入れ、容器の蓋２０に設けた孔に光触媒担持石英
ロッド１を通してロッドの先端が液面から３．２ｃｍの
深さまで浸漬するようにした後、ゴム製ストッパー１７
を用いて容器２１を密閉してから，導入管１５，排気口
１６によりＮ2ガスを溶液１３の中に５００ｃｃ／分で
１５分間バブリングして溶液中の溶存Ｏ2をパージし、
容器２１中の上部空間を窒素ガス１４で充填した。系を
閉じて光照射を開始し，発生したＣＯ2をガスクロマト
グラフィーを用いて定量した。この光照射の光源２３に
は２５０Ｗ高圧水銀灯（松尾産業，ＭＳスポットキュア
ー）を用い，光ファイバー製ライトガイド１１によりカ
ップラー１２で接続した光導入用石英製ロッド２２から
ロッド１の内部に光を導入した。サンプルとしてはＴｉ
Ｏ2を担持した粗面表面石英ロッド（サンプルロッド
Ｂ）の他に，比較のために，ＴｉＯ2を担持した平滑表
面石英ロッド（サンプルロッドＡ）およびＴｉＯ2を担
持していない粗面表面石英ロッド（サンプルロッドＣ）
をテストした。各サンプルロッド毎に光照射をそれぞれ
約７０時間継続して、溶液中に発生するＣＯ2ガスの発
生量をガスクロマトグラフィーを用いて測定した。図３
は上記各種サンプルロッドを用いた場合の累積ＣＯ2発
生量（単位；１０のマイナス５乗モル）の経時変化であ
る。図中、ａ、ｂ、およびｃはそれぞれサンプルロッド
Ａ、Ｂ、およびＣについってのデータである。これよ
り，いずれのサンプルにおいてもＣＯ2が光照射時間に
ほぼ比例して増加していることがわかる。この傾きか
ら，直線回帰法により反応速度を求めると，０．１３ｘ
１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＢ），０．０４９ｘ
１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＡ），および０．０
１６ｘ１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＣ）である。
これより，石英製ロッド表面を予め粗面化することによ
り，光触媒反応効率が約３．５倍に増大していることが
わかる。
（サンプルロッドＢおよびサンプルロッドＡ）の光触媒
活性の評価を行った。この評価方法として，蟻酸の分解
反応を採用した。光触媒活性評価実験の模式図、図２に
示すように、蓋２０を有する反応容器２１（内容積＝３
６２ｃｃ）の中にモル濃度１Ｍの蟻酸溶液１３を２５６
ｃｃを入れ、容器の蓋２０に設けた孔に光触媒担持石英
ロッド１を通してロッドの先端が液面から３．２ｃｍの
深さまで浸漬するようにした後、ゴム製ストッパー１７
を用いて容器２１を密閉してから，導入管１５，排気口
１６によりＮ2ガスを溶液１３の中に５００ｃｃ／分で
１５分間バブリングして溶液中の溶存Ｏ2をパージし、
容器２１中の上部空間を窒素ガス１４で充填した。系を
閉じて光照射を開始し，発生したＣＯ2をガスクロマト
グラフィーを用いて定量した。この光照射の光源２３に
は２５０Ｗ高圧水銀灯（松尾産業，ＭＳスポットキュア
ー）を用い，光ファイバー製ライトガイド１１によりカ
ップラー１２で接続した光導入用石英製ロッド２２から
ロッド１の内部に光を導入した。サンプルとしてはＴｉ
Ｏ2を担持した粗面表面石英ロッド（サンプルロッド
Ｂ）の他に，比較のために，ＴｉＯ2を担持した平滑表
面石英ロッド（サンプルロッドＡ）およびＴｉＯ2を担
持していない粗面表面石英ロッド（サンプルロッドＣ）
をテストした。各サンプルロッド毎に光照射をそれぞれ
約７０時間継続して、溶液中に発生するＣＯ2ガスの発
生量をガスクロマトグラフィーを用いて測定した。図３
は上記各種サンプルロッドを用いた場合の累積ＣＯ2発
生量（単位；１０のマイナス５乗モル）の経時変化であ
る。図中、ａ、ｂ、およびｃはそれぞれサンプルロッド
Ａ、Ｂ、およびＣについってのデータである。これよ
り，いずれのサンプルにおいてもＣＯ2が光照射時間に
ほぼ比例して増加していることがわかる。この傾きか
ら，直線回帰法により反応速度を求めると，０．１３ｘ
１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＢ），０．０４９ｘ
１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＡ），および０．０
１６ｘ１０-5ｍｏｌ／ｈ（サンプルロッドＣ）である。
これより，石英製ロッド表面を予め粗面化することによ
り，光触媒反応効率が約３．５倍に増大していることが
わかる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明の光触媒担
持線状物品およびその集合体より成る反応リアクター
は，著しく高い光触媒反応効率を有するものである。従
って，水および空気中の有害有機物を効率よく分解除去
することが可能になる。
持線状物品およびその集合体より成る反応リアクター
は，著しく高い光触媒反応効率を有するものである。従
って，水および空気中の有害有機物を効率よく分解除去
することが可能になる。
【図１】本発明の光触媒担持線状物品およびその作用を
模式的に示した説明図である。
模式的に示した説明図である。
【図２】光触媒活性評価実験の方法を模式的に示した説
明図である。
明図である。
【図３】各種サンプルの光触媒活性評価結果を表わす説
明図である。
明図である。
１ 表面線状物品 ２ 表面線状物品表面の凹凸 ３ 光触媒膜 ４ 紫外および／または可視光線 ５ 伝導帯 ６ 励起電子 ７ 価電子帯 ８ 正孔 ９ 有害有機物 １０ 無害分解生成物 １１ 光ファイバー製ライトガイド １２ カップラー １３ 蟻酸水溶液（１Ｍ） １４ 窒素ガス １５ Ｎ2導入管 １６ Ｎ2排気口 １７ ゴム製ストッパー ２０ 蓋 ２１ 容器 ２３ 光源（高圧水銀灯）
Claims (4)
- 【請求項１】 光透過性線状物品と前記線状物品表面に
被覆された光触媒の層とからなる光触媒担持線状物品に
おいて，前記光透過性線状物品表面が粗面であることを
特徴とする光触媒担持線状物品。 - 【請求項２】 前記光透過性線状物品が柱状またはファ
イバー状である請求項１記載の光触媒担持線状物品。 - 【請求項３】 前記光透過性線状物品表面が２００ｎｍ
〜０.１ｍｍの深さの凹凸を有する粗面である請求項１
記載の光触媒担持線状物品。 - 【請求項４】 前記光触媒担持線状物品の複数本が、そ
の一端を密に束ね、その他端を粗に束ねて、入口と出口
を有するジャケットの中に収納された反応リアクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04820194A JP3202863B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 光触媒担持線状物品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04820194A JP3202863B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 光触媒担持線状物品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07256089A true JPH07256089A (ja) | 1995-10-09 |
| JP3202863B2 JP3202863B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=12796776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04820194A Expired - Fee Related JP3202863B2 (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 光触媒担持線状物品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3202863B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08309202A (ja) * | 1995-05-22 | 1996-11-26 | Bridgestone Corp | 光触媒体 |
| JP2005349373A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Shinshu Univ | 漏光型光触媒ファイバー |
| JP2007021278A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光触媒浄化装置及び光触媒浄化方法 |
| EP3354627A1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-01 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Method of producing porous quartz glass preform |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP04820194A patent/JP3202863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08309202A (ja) * | 1995-05-22 | 1996-11-26 | Bridgestone Corp | 光触媒体 |
| JP2005349373A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Shinshu Univ | 漏光型光触媒ファイバー |
| JP2007021278A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光触媒浄化装置及び光触媒浄化方法 |
| EP3354627A1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-01 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Method of producing porous quartz glass preform |
| CN108358437A (zh) * | 2017-01-27 | 2018-08-03 | 信越石英株式会社 | 多孔石英玻璃母材的制造方法 |
| CN108358437B (zh) * | 2017-01-27 | 2021-10-08 | 信越石英株式会社 | 多孔石英玻璃母材的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3202863B2 (ja) | 2001-08-27 |
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