JPH08215563A - 光触媒およびこれを用いた環境汚染物質除去材 - Google Patents

光触媒およびこれを用いた環境汚染物質除去材

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JPH08215563A
JPH08215563A JP7022141A JP2214195A JPH08215563A JP H08215563 A JPH08215563 A JP H08215563A JP 7022141 A JP7022141 A JP 7022141A JP 2214195 A JP2214195 A JP 2214195A JP H08215563 A JPH08215563 A JP H08215563A
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JP
Japan
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photocatalyst
titanium oxide
carrier
gas
filter
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JP7022141A
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Hideo Kadoi
日出雄 角井
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自身が分解することなく安定性の高い光触媒
を提供する。 【構成】 多孔性のコークスからなる担体2に多数の酸
化チタン粒子3、3、…が担持されることにより光触媒
1が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化チタンの光触媒作
用を利用した光触媒、およびこの光触媒を用いた環境汚
染物質除去材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体をそのバンドギャップエネルギー
以上のエネルギーを持つ波長の光で励起すると、半導体
内部に電子・正孔対が発生する。この電子、正孔を表面
に取り出し、吸着物質と反応させることができれば、そ
こで酸化還元反応が進行する。これが光触媒反応であ
り、近年、光触媒反応は環境浄化法の有力な技術として
注目を浴びている。
【0003】例えば半導体の一種である酸化チタンを例
に挙げると、酸化チタンのバンドギャップは約3eVで
あり波長に換算すると約400nm、すなわち波長40
0nm以下の紫外光を照射することにより反応が進行す
る。特に、酸化チタンの場合、光励起により生じる正孔
が非常に強い酸化力を持つという性質を有しており、こ
の酸化力を利用して種々の環境汚染物質の酸化分解を行
なうことができるのである。
【0004】そこで、光触媒としての酸化チタンを環境
浄化装置に応用した一つの例が、ガス浄化装置への応用
である。このガス浄化装置は大気や排気ガス中に含まれ
る窒素酸化物(NOx )の酸化分解を目的としており、
そのために被処理ガスを酸化チタンを混入したフィルタ
ーに透過させる構成となっている。このフィルターに
は、例えば多孔質のフッ素樹脂を基材(担体)として重
量で40%程度の酸化チタンを練り込み、シート状に成
形したものを用いている。そして、このフィルターを装
着したガス浄化装置内に被処理ガスを導入すると同時
に、フィルターに紫外線を照射すると、ガス中のNO2
が酸化チタンの光触媒作用により酸化され、硝酸となっ
てガスから除去されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、酸化チタン
の光触媒作用の応用としては、上記ガス浄化装置以外に
例えば水の浄化等の分野がある。それは酸化チタンがハ
ロゲン系化合物に対する分解能を有しているからであ
り、水道水の浄化においてはトリハロメタンを、排水の
浄化においては有機ハロゲンを分解することが既に試み
られている。ところが、従来のガス浄化装置において
は、上記のようにフィルターの基材としてフッ素樹脂を
採用していた。したがって、フィルターに紫外線を照射
した際に、酸化チタンの光触媒作用によりフッ素樹脂の
構成元素であるハロゲンをも分解してしまうため、使用
を重ねるうちにフィルターが分裂し、フィルターとして
の機能、すなわち汚染物質の除去機能を充分に果たせ
ず、ガス浄化装置の信頼性が低下するという重大な問題
があった。
【0006】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、自身が分解することなく安定性の
高い光触媒、およびこの光触媒を用いた信頼性の高い環
境汚染物質除去材を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の光触媒は、多孔性を有する炭素または黒
鉛の成形体からなる担体に酸化チタン粒子を担持させた
ことを特徴とするものである。
【0008】また、本発明の光触媒を用いた環境汚染物
質除去材は、前記光触媒が任意の形状に成形され、これ
にX線、紫外線等の電磁波が照射されることにより表面
に接触する環境汚染物質の分解を行なうことを特徴とす
るものである。
【0009】
【作用】本発明の光触媒においては、光触媒作用を有す
る酸化チタン粒子を多孔性の炭素または黒鉛の成形体か
らなる担体に担持させるが、担体として用いる炭素また
は黒鉛が極めて安定な物質であるため、光触媒作用によ
って担体自身が酸化分解することがない。また、担体で
ある炭素または黒鉛の成形体が多孔性のため、担体の表
面積が大きく、すなわち担体自体が反応の際の活性炭の
役目を果たす。
【0010】また、本発明の光触媒を用いた環境汚染物
質除去材によれば、光触媒における担体である炭素また
は黒鉛の成形体が多孔性であるため、これを任意の形状
に成形することでフィルターや吸着材として用いること
ができる。そこで、これらフィルターや吸着材を任意の
環境汚染物質が存在する環境下に置き、X線、紫外線等
の電磁波を照射すると、酸化チタンの光触媒作用が生じ
て、表面に接触する環境汚染物質が酸化分解される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は本実施例の光触媒1を示す図であって、
多孔性を有するコークス(炭素)からなる担体2に多数
の酸化チタン粒子3、3、…が担持されている。担体2
であるコークスはポア4、またはオープンポア5を有し
ており、一例としてその密度が1.4g/cm2 程度に調整
されている(これに対して、稠密六方格子の結晶構造を
有する黒鉛の理論密度は2.2g/cm2 程度である)。
【0012】上記光触媒1を製造する際には、まず、石
油系のカーボン粉末に対して5〜10%の混合比で酸化
チタン粉末、ピッチを混合し、ついで、フィルター、建
築用壁材等の用途に合わせた形状にプレスを行なう。こ
の段階で密度は1.5g/cm2程度となる。ついで、温度
1300℃で1次焼成を行なうと上記混合物のコークス
化が生じ、密度1.4g/cm2 程度の光触媒1が完成す
る。
【0013】本実施例の光触媒1においては、酸化チタ
ン粒子3を多孔性のコークスからなる担体2に担持させ
るが、コークスが極めて安定な物質であるため、光触媒
作用によって担体2自身が酸化分解することがなく、光
触媒としての機能を充分に果たすことができる。また、
コークスが多孔性であり反応の際の活性炭の役目を果た
すため、気体や液体を吸着することで酸化チタンの光触
媒作用による酸化分解を効果的に進行させることができ
る。
【0014】なお、本実施例においては、光触媒1の密
度を1.4g/cm2 程度とし、コークス状の光触媒とした
が、より機械加工が行ない易い黒鉛状の光触媒とするこ
ともできる。その場合、高温、長期間の焼成、例えば2
500℃、10日間程度の焼成を繰り返すと、光触媒は
黒鉛状となる。
【0015】つぎに、上記光触媒1を環境汚染物質除去
材として利用した一例である、ガス浄化装置のフィルタ
ーに適用した例について図2および図3を用いて説明す
る。図2はガス浄化装置7の一例であり、ガス導入口8
とガス排出口9を有する容器10が設けられ、内部に被
処理ガスGが通過し得るようになっている。そして、容
器10内に設けられた支持部材11に上記光触媒1を板
状に成形したフィルター12(環境汚染物質除去材)が
固定されている。なお、このフィルター12は、例えば
密度1.2g/cm2 程度の光触媒により形成されたもので
ある。また、容器10内の上部および下部には、フィル
ター12の表裏両面から紫外線を照射するための蛍光灯
13、13が設置されている。
【0016】上記構成のガス浄化装置7において、容器
10内に排気ガス等の被処理ガスGを導入すると同時
に、蛍光灯13、13により蛍光線をフィルター12に
照射すると、蛍光線中に含まれる紫外線により光触媒1
中の酸化チタンの光触媒作用が生じ、被処理ガスGが光
触媒1のオープンポア5を通じて透過する際に排気ガス
中の汚染物質、例えばNO2 が酸化され硝酸となってフ
ィルター12に吸着されるため、窒素酸化物を排気ガス
から除去することができる。
【0017】本実施例においてはコークスを担体2とし
た光触媒1を用いたので、フッ素樹脂を担体とした従来
のフィルターの場合と異なり、フッ素樹脂、すなわち担
体自身が分解することがないため、紫外線の照射により
フィルター12が分裂することもなく、フィルター12
が汚染物質の除去機能を充分に果たし、ガス浄化装置7
の信頼性を高いもの、また、寿命の長いものとすること
ができる。
【0018】また、フィルター12として密度1.2g/
cm2 程度の光触媒1を用いたことで空隙率が50%程度
と大きくなり、この光触媒1は被処理ガスGを支障なく
透過させることができる。さらに、光触媒1を製造する
際に密度、すなわち空隙率を適宜制御することによって
フィルター12の流路抵抗を調整することができる。
【0019】また、図3はガス浄化装置15の他の例で
あり、ガス導入口16とガス排出口17を有する容器1
8内に上記光触媒1からなる3段のフィルター19、1
9、19(環境汚染物質除去材)が固定されている。そ
して、容器18内の上部には、フィルター19に対して
X線を照射するためのX線源20が設置されている。
【0020】このガス浄化装置15においても、フィル
ター19が汚染物質の除去機能を充分に果たし、ガス浄
化装置15の信頼性を高いものとすることができる、と
いう図2に示したガス浄化装置7と同様の効果を奏する
ことができる。
【0021】一方、透過性の高いX線をフィルター19
に照射する構成のため、フィルター19を多段にしても
X線源20を容器18内の上部に設けるだけで全てのフ
ィルター19におけるオープンポア5の深部に位置する
酸化チタン粒子3に対してまでも光触媒作用を生じさせ
ることができるので、酸化チタンの光触媒作用を最大限
に発揮させることができる。また、装置内の構造を簡単
化することができる。
【0022】以上、本実施例の光触媒1をフィルター1
2、19としてガス浄化装置7、15に適用した例を説
明したが、この種の光触媒を環境汚染物質除去材として
他の分野にも応用することができる。例えば、上記ガス
浄化装置7、15と同様の構造を持つ装置を水浄化装置
として用いて、水道水中のトリハロメタンや排水中の有
機ハロゲンを分解、除去することができる。また、空隙
率を高くすることで光触媒を水に浮かせることができる
という性質を利用して、タンカー事故等で原油が流出し
た海域にペレット状に成形した光触媒を撒くことによっ
て太陽光の照射で光触媒作用を生じさせ原油を分解する
という、海上流出油の分解に応用することができる。さ
らには、光触媒をボード状に成形したものを例えば建築
用壁材として適用することにより通常の室内光に含まれ
る紫外線で光触媒作用を生じさせ、悪臭成分ガスや煙草
のヤニ等を酸化分解することができ、室内の消臭、防汚
等の効果を奏することができる。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
光触媒においては、酸化チタン粒子を多孔性の炭素また
は黒鉛の成形体からなる担体に担持させるが、炭素また
は黒鉛が極めて安定な物質であるため、光触媒作用によ
って担体自身が酸化分解することがなく、光触媒として
の機能を充分に果たすことができる。また、多孔性の炭
素または黒鉛の成形体が活性炭の役目を果たすため、気
体や液体を充分に吸着することで酸化チタンの光触媒作
用による酸化分解を効果的に進行させることができる。
【0024】また、本発明の光触媒を用いた環境汚染物
質除去材によれば、フッ素樹脂を担体とした従来のフィ
ルターの場合と異なり、フッ素樹脂、すなわち担体自身
が分解することがないため、紫外線、X線等の照射によ
り環境汚染物質除去材自身が分裂することもなく、環境
汚染物質除去材が汚染物質の除去機能を充分に果たし、
信頼性が高く、寿命の長い環境汚染物質除去材を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光触媒を示す断面図で
ある。
【図2】同、光触媒を環境汚染物質除去材として用いた
ガス浄化装置の例を示す図である。
【図3】同、ガス浄化装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
1 光触媒 2 担体 3 酸化チタン粒子 12、19 フィルター(環境汚染物質除去材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 1/58 ZAB B01D 53/36 ZABG 101A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性を有する炭素または黒鉛の成形体
    からなる担体に酸化チタン粒子を担持させたことを特徴
    とする光触媒。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光触媒を用いた環境汚
    染物質除去材であって、 前記光触媒が任意の形状に成形され、これにX線、紫外
    線等の電磁波が照射されることにより表面に接触する環
    境汚染物質の分解を行なうことを特徴とする光触媒を用
    いた環境汚染物質除去材。
JP7022141A 1995-02-09 1995-02-09 光触媒およびこれを用いた環境汚染物質除去材 Pending JPH08215563A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037103A (ko) * 1999-10-09 2001-05-07 김진원 아나타제형 이산화티타늄 분말을 패널에 고정화한 기술 개발
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