JPH08187433A

JPH08187433A - 光触媒機能体

Info

Publication number: JPH08187433A
Application number: JP7016385A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nakamura; 伸也中村; Koji Suzuki; 浩二鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、従来技術の矛盾や欠点を解
決して、環境にやさしい光触媒機能体を提供することで
ある。【構成】有機化合物を少なくともバインダーの一部と
して用いて、半導体性を有する材料が混練、造粒、成
形、又は被覆されている光触媒機能体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、環境浄化に使用するのに
適した光触媒機能体に関し、特に有機化合物を少なくと
もバインダーとして用いた光触媒機能体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、本多・藤島効果として知られて
いるＴｉＯ₂の半導体性に基づく光触媒作用が発見され
て以来、ＴｉＯ₂の環境浄化手段への応用が鋭意試みら
れてきた。

【０００３】例えば、特開平２−２８０８１８号は紫外
線をＴｉＯ₂に照射して大気中の悪臭成分を分解する光
触媒による脱臭方法を示している。特開平３−８４４８
号は導体金属の基体にＴｉＯ₂などの光触媒を被着させ
て食品の腐敗防止や水の浄化等に効果を奏することを示
している。

【０００４】その他には、ＴｉＯ₂ゾルを多孔質基材例
えば軽石などに担持させて水中に沈め、水中の有機物や
藻を分解除去したり、不織布にＴｉＯ₂ゾルを含浸させ
て壁に貼り、ＮＯｘのような有害ガスを酸化して無害化
する等の試みや、幼児の砂遊びの為の砂場の砂にＴｉＯ
₂を被覆しておくことにより、犬猫等の糞や細菌、バク
テリア等の環境汚染物質を分解させることも試みられて
いる。

【０００５】さらには、鋳物工場等の集塵機で捕集した
微細な鋳物砂ダスト等にＴｉＯ₂ゾルを加えて適当な径
に造粒して前記の如き環境浄化への応用をはかることも
研究されている。

【０００６】このように、環境浄化とともに廃棄物の有
効利用にも貢献しようとしているが、光触媒の環境浄化
への応用は、一般には、半導体性をもつＴｉＯ₂ゾル
（アナテース型）を何らかの基体に担持させて行うこと
が多い。その理由を述べると、光触媒の性質上、紫外線
の照射をうけることが触媒作用発現の第一条件であるか
ら、触媒の有効厚みは数μｍ程度に止まる。さらに、触
媒作用の発現の為には反応物質が触媒表面に吸着又は接
触することが必要である。これらのことから経済性を考
慮して半導体性をもつＴｉＯ₂ゾルを基体に担持させる
ものである。

【０００７】当然のことながら、光触媒の比表面積を増
大させるためには微細な光触媒の使用が望ましい。たと
えば、ＴｉＯ₂ゾル等が好んで利用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
ＴｉＯ₂ゾルを軽石に担持させるには、含浸工程ののち
に焼成する工程が必要となる。この工程を省くと、例え
ば水の浄化に利用するとき、せっかく含浸したＴｉＯ₂
ゾルが軽石から流失してしまうからである。

【０００９】また、ＴｉＯ₂ゾルの場合、焼成温度は６
００℃程度以下に限定される。その理由は、６００℃程
度以上では、ＴｉＯ₂の結晶系が低温型のアナテースか
ら高温型のルチルに転移して、光触媒機能が低下するか
らである。

【００１０】鋳物砂ダスト等の微粉を活用する為には、
微粉にＴｉＯ₂ゾルと共に水ガラスを加えて適当な粒径
に造粒することも提案されている。ところが、水ガラス
をバインダーとした場合には、例えば水の浄化の為に水
中に粒を沈めると、アルカリが徐々に水中に滲み出して
くるばかりでなく、アルカリの抜け出た部分が順次剥離
してゆき、それが水底に沈澱してヘドロとなる。そのた
め、環境浄化の目的に逆行してしまう。これを防止する
対策として、水ガラスに替えて有機物を使用することが
考えられるが、もともとＴｉＯ₂等の光触媒は有機物の
分解を目的にするものだから水ガラスに替えて樹脂等の
有機物をバインダーとして使用することは自己矛盾であ
る。

【００１１】本発明の目的は、このような従来技術の矛
盾や欠点を解決して、環境にやさしい光触媒機能体を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、請求項１〜４に記載の光触媒機能体、す
なわち、有機化合物を少なくともバインダーの一部とし
て用いて、半導体性を有する材料が混練、造粒、成形、
又は被覆されている光触媒機能体を要旨としている。

【００１３】

【実施例】本発明においては、有機シリコン化合物や有
機チタン化合物のような有機化合物を少なくともバイン
ダーの一部として用いる。

【００１４】好ましくは、有機シリコン化合物は加水分
解によってシリコンと酸素の鎖状結合を発現するものを
用い、有機チタン化合物は加水分解によってチタンと酸
素の鎖状結合を発現するものを用いる。さらに、これら
の化合物は６００℃以下の温度でＳｉＯ₂やＴｉＯ₂に
変化するものを使用するのが望ましい。

【００１５】本発明においては、前述の有機化合物をバ
インダーとして用いるのであるが、その際、バインダー
が前述の有機化合物（単独又は組合せ）のみから成るよ
うにしてもよいし、前述の有機化合物と他の物質（たと
えばポリ塩化ビニル）とを混合したものでもよい。

【００１６】本発明はこのようなバインダーと、半導体
性を有する材料、および場合により基体とを混練、造
粒、成形、又は被覆した物であるが、ここで「半導体
性」とは半導体としての特性を意味し、半導体性を有す
る材料は、たとえばチタニア、二酸化マンガン、硫化カ
ドミウム、炭化珪素等がある。

【００１７】混練の好適な態様は、土練機等の混練機に
より半導体性を有する材料と微細な無機粉末とバインダ
ーを混練し、この混練物をそのまま光触媒機能体として
利用する。

【００１８】造粒の好適な態様は、パン式またはドラム
式造粒機によって造粒する。このとき、造粒物の形は球
状であり、大きさは粒子径２〜２０ｍｍのものが使用し
やすい。

【００１９】成形の好適な態様は、既知の成形方法、た
とえば鋳込法、押出法、加圧法等により、板、円柱また
は円筒の形状に成形する。

【００２０】被覆の好適な態様は、砂のような無機質粒
状物の表面に触媒の層を均一に形成する。

【００２１】次に、有機化合物のバインダーを用いたと
きの作用効果を説明する。

【００２２】鋳物工場の集塵機補集ダスト等の微粉にＴ
ｉＯ₂ゾルを添加して造粒する際に、バインダーとして
フェノール樹脂やアルコキシチタンの如き有機化合物を
用いると、水ガラスバインダーの様なアルカリの連続的
滲み出しがないだけでなく、それに伴う粒表面からの剥
離がなく、光触媒作用としての有機物分解能力にも実質
的な差のないことが本出願人の実験で確かめられた。

【００２３】しかしながら、これらの有機化合物もアル
キル基等を含む有機物であるが故に光触媒の作用で徐々
にではあるが分解作用を蒙ることは覚悟しなければなら
ない。ところが、幸いなことに、樹脂の如き高分子材料
は分解の進行が極めて遅いので、実際上問題になること
はない。たとえ徐々に分解が進み、ＴｉＯ₂が流出して
ゆくとしても、絶えず新しいＴｉＯ₂が表面に現れてく
ることになるから、環境浄化能力は衰えることはない。

【００２４】アルコキシチタンタイプの有機チタネート
は、化１に示すように加水分解を経て容易に縮合し、最
終的にはＴｉＯ₂の骨格を作るので、崩壊し難い利点を
有する。

【００２５】

【化１】また、有機チタネートは、大気中で６００℃以下の温度
であれば熱処理されてもアナテース型のＴｉＯ₂になる
から、熱処理されると、光触媒としての機能もあわせも
つ。ここで、有機チタネートとはテトラアルコキシチタ
ン及びその誘導体をいう。

【００２６】実施例１電鋳耐火物の鋳造工程、原料配合工程、及び押湯破砕工
程で使用する集塵機から回収した微粉（平均組成はＳｉ
Ｏ₂５２重量％、Ａｌ₂Ｏ₃３０重量％、ＺｒＯ₂１５
重量％、その他であり、平均粒子径は３０μｍである）
にチタニアゾル（石原産業製ＣＳ−Ｃ、ＴｉＯ₂分４０
０ｇ／リットル）を添加し、さらに、それに自硬性フェ
ノール樹脂（大日本インキ製フェライトＤＪ−４０７）
を適宜加え、パン式造粒機にかけて１０〜２０ｍｍ径の
粒を得てから、それらを常温で自然硬化させた。

【００２７】実施例２実施例１と同一の微粉にチタニアゾルを添加し、さら
に、アルコキシチタンタイプの有機チタネートを適宜加
えてから造粒機にかけて１０〜２０ｍｍ径の粒を得て、
６０℃で３時間乾燥させた。

【００２８】実施例３実施例１と同一の微粉にチタニアゾルを添加し、さら
に、ジメチルポリシロキサンを適宜加えてから造粒機に
かけて１０〜２０ｍｍ径の粒を得て、６０℃で３時間乾
燥させた。

【００２９】比較例１実施例１と同一の微粉にチタニアゾルを添加し、さら
に、水ガラス３号を適宜加えてからパン式造粒機にかけ
て、造粒後に５２０℃で３時間焼成してから粒子を１０
〜２０ｍｍ径に分級した。

【００３０】かくして得た実施例１〜３と比較例１の４
種の光触媒機能体を別々にメチルアルコール水溶液に入
れ、紫外線電球を点灯してメチルアルコール濃度の減少
率を測定したところ、図１に示すように、比較例１と実
施例１〜３は、すべてアルコール濃度の半減期４５時間
程度の成績が得られた。それゆえ、バインダーの差は考
慮しなくてもよいと結論された。

【００３１】ｐＨを測定したところ、比較例１では、２
時間後にｐＨ＝１０、１５時間後にｐＨ＝１１であった
のに対し、実施例１〜３では、終始ほぼｐＨ＝７を保ち
不変であった。

【００３２】また、よく観察したところ、比較例１では
水底に微粉がわずかに沈澱しているのが認められたが、
実施例１〜３では、予想に反し、沈澱は全く視認出来な
かった。

【００３３】本発明の実施例１〜３については自硬性フ
ェノール樹脂、アルコキシチタンタイプの有機チタネー
トおよびジメチルポリシロキサンを使って説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。自硬性であ
るか否かを問わず、本発明は全ての硬化性樹脂及び全て
の有機チタン化合物および有機シリコン化合物に適用さ
れ得るものである。

【００３４】有機チタネート及び有機シリコン重合物の
様に容易に加水分解して縮合するものは、樹脂の架橋を
作り易く、硬化剤の働きもするから、これらを樹脂に適
宜混ぜて使用することはさしつかえない。

【００３５】また、光触媒としてＴｉＯ₂ゾルを例にあ
げて説明したが、本発明はＴｉＯ₂だけに限定されるも
のではなく、ＭｎＯ₂その他の光触媒作用をもつ半導体
材料の全てに適用され得る。

【００３６】本発明は、造粒用バインダーを例にとって
説明したが、これに限定されず、光触媒の混練、成形、
又は被覆の為のバインダーとして適用することも本発明
の範囲内である。これら混合、成形、又は被覆に適用し
たときも、造粒のときと同様の作用効果を奏する。

【００３７】

【発明の効果】本発明による光触媒機能体は、Ｔｉ
Ｏ₂、ＭｎＯ₂等の半導体性に基づく光触媒作用を利用
して水の浄化、悪臭除去、腐敗防止、ペット糞の分解等
を行える。

【００３８】さらに、本発明によれば、環境浄化の為の
光触媒機能体を高能率で作製できるばかりでなく、光触
媒機能体自らがアルカリ滲出などの環境汚染を引き起こ
さない。

【００３９】本発明においては、バインダー硬化の為の
熱処理の工程を省くことができる。熱処理をするにして
も、熱処理温度が６００℃以下の低温であるので、混
練、造粒、成形、又は被覆の経済性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メチルアルコール水溶液の濃度の経時変化を示
すグラフ。

【符号の説明】

○ 比較例１ △ 実施例１ × 実施例２ ● 実施例３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機化合物を少なくともバインダーの一
部として用いて、半導体性を有する材料が混練、造粒、
成形、又は被覆されている光触媒機能体。
【請求項２】有機化合物が有機シリコン化合物又は有
機チタン化合物であることを特徴とする請求項１に記載
の光触媒機能体。
【請求項３】有機シリコン化合物、有機チタン化合物
が加水分解によってシリコンと酸素の鎖状結合又はチタ
ンと酸素の鎖状結合を発現する請求項２に記載の光触媒
機能体。
【請求項４】有機シリコン化合物又は有機チタン化合
物が６００℃以下の温度でＳｉＯ₂又はＴｉＯ₂に変化
する請求項２または請求項３記載の光触媒機能体。