JPH08215577A - 光触媒担持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明の光触媒担持体は網目状構造物の開孔部
全面に光触媒を担持したものであり、小さな網目のセル
を光触媒が埋めることにより、担持量、担持強度を高め
ることができる。 【効果】光触媒活性が高く、変形加工性に優れた光触媒
担持体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光触媒を支持体に担持し
てなる光触媒担持体に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタンなどの光触媒にそのバンドギ
ャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射すると、
光励起により伝導帯に電子を、価電子帯に正孔を生じ
る。この光励起により生じた電子の持つ強い還元力や正
孔の持つ強い酸化力は、有害物質の分解・浄化、アンモ
ニア、アルデヒド類、アミン類などの悪臭ガスの脱臭の
ほか、水の分解、細菌、放線菌、菌類、藻類などの殺菌
・殺藻などの光触媒反応に利用されている。たとえば、
特公平２−９８５０号公報には、酸化チタンなどの光触
媒を用いて廃棄物中の有害物質を分解し、浄化すること
が記載されている。また、特公平４−７８３２６号公報
には、酸化チタンなどの光触媒を用いてトイレのし尿
臭、ペットの臭い、タバコの臭い、料理臭、体臭などを
脱臭することが記載されている。さらに、特公平４−２
９３９３号公報には、光照射により酸化チタンなどの光
触媒に生起した所定電圧を細胞に接触印加して細胞を殺
すことが記載されている。

【０００３】この様に、酸化チタンなどの光触媒はその
表面に接触する有害物質などを酸化する能力に秀でてお
り、あらゆる分野に応用されつつあるが、光触媒を粉体
の状態で用いると、光触媒反応時の反応装置からの光触
媒粉体の飛散や流出を防止したり、光触媒反応終了後の
反応装置から光触媒粉体を分離・回収しやすくする必要
がある。このため、光触媒を多孔質体、シート、ボー
ル、ハニカム等の支持体に担持して用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光触媒を支持体に担持
してなる光触媒担持体を反応装置内に装着する際に、光
触媒担持体を円筒状、らせん状や立方体状などに適宜変
形加工して用いる。特に、光触媒に照射する光の利用効
率を高める必要がある場合には、光を照射する光源から
等距離に光触媒を設置するのが好ましく、このため、光
触媒担持体を円筒状に変形加工して設置している。この
ような観点から、光触媒担持体としては変形加工しやす
く、しかも、加工後はその形態を保持しやすいものが望
まれている。しかしながら、従来から用いられている支
持体は、それ自体が非常に硬く、形状を自由に変えるこ
とができ難いものであった。また光触媒担持体として
は、前記の変形加工の際または光触媒反応に用いる際
に、剥離しないように光触媒を支持体に強固に接着させ
る必要があるが、従来の光触媒担持体は十分満足できる
ものではなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、優れた光
触媒担持体を得るべく鋭意研究した結果、光触媒を担持
する支持体として変形加工性に優れた網目状構造体を用
い、その網目の目開きを０．５ｍｍ以下にすることによ
り、網目の開孔部全面に光触媒を強固に担持させること
ができることを見いだし、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は変形加工性に優れた光触媒担持体を提供す
ることにある。

【０００６】また、本発明の光触媒担持体は、紫外線に
よる大気・水処理を目的とする既存の装置に装着するこ
とにより、処理能力の優れた光触媒反応装置を提供でき
る。

【０００７】本発明に用いる網目状構造物は、０．５ｍ
ｍ以下、好ましくは０．０２〜０．５ｍｍ、より好まし
くは０．０８〜０．４ｍｍの目開きの網目を有するもの
である。目開きが０．５ｍｍ以下であれば、光触媒が開
孔部全面を埋めつくした膜状になることにより網目状構
造物に強固に担持することができる。しかも、このよう
な網目状構造物は、柔軟であって、変形加工しやすい利
点を有する。目開きが０．５ｍｍを超える網目状構造物
では、網目の中心部まで膜で覆うことができず、担持強
度が低下するため、望ましくない。このような網目状構
造物の材質としては、金属、金属酸化物、プラスチッ
ク、天然繊維などが挙げられる。

【０００８】本発明において光触媒とは、たとえば、酸
化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステ
ン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫化カドミウムなどの公知の
光触媒を少なくとも一種選択して用いることができる。
特に、優れた光触媒機能を有し、白色であり、しかも安
全性が高い酸化チタンが好ましい。本発明において酸化
チタンとは、酸化チタンのほか、含水酸化チタン、水和
酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チ
タンなどと一般に呼ばれているものを含み、その結晶型
は問わない。前記の酸化チタンは種々の公知の方法で得
ることができる。たとえば、硫酸チタニル、硫酸チタ
ン、塩化チタン、有機チタン化合物などのチタン化合物
を、必要に応じて種子の存在下に、加水分解する方法、
必要に応じて種子の存在下に、硫酸チタニル、硫酸チ
タン、塩化チタン、有機チタン化合物などのチタン化合
物にアルカリを添加し、中和する方法、塩化チタン、
有機チタン化合物などを気相酸化する方法、前記、
の方法で得られた酸化チタンを焼成する方法が挙げら
れる。特に、前記、の方法で得られた酸化チタンは
光触媒機能が高いため好ましい。本発明に用いる酸化チ
タンの粒子径は、光触媒活性および支持体との接着強度
の観点から１〜１００ｎｍが好ましく、より好ましくは
５〜５０ｎｍ、さらに好ましくは５〜３０ｎｍである。
光触媒の光触媒機能を向上させるために、該光触媒の表
面に白金、金、銀、銅、パラジウム、ロジウム、ルテニ
ウムなどの金属、酸化ルテニウムなどの金属酸化物を被
覆してもよい。

【０００９】本発明の光触媒担持体を得るには、光触媒
を粉体の状態で用いる方法と、光触媒を溶媒に懸濁させ
た状態で用いる方法がある。

【００１０】光触媒を粉体の状態で用いる場合は、静電
塗装法、圧着法などにより、網目状構造物の網目開孔部
の全面に担持させることができる。また、光触媒を、た
とえば、水、アルコール、トルエンなどの溶媒に懸濁さ
せて、必要に応じて種々の分散剤を加えて得られた懸濁
液を用いる場合には、たとえば、ディップコーティング
法、静電塗装法、スピナーコーティング法、ブレードコ
ーティング法、ローラーコーティング法、ワイヤーバー
コーティング法、リバースコーティング法などの塗布方
法やスプレーコーティング法などの吹き付け方法などを
用いて、網目状構造物の網目開孔部の全面に担持させる
ことができる。特に、前記、の方法で得られた酸化
チタンを溶媒に高度に分散させて酸化チタンゾルとし、
この酸化チタンゾルを塗布あるいは吹き付けするのが好
ましい。平面性を有する網目状構造物は、前記の塗布方
法や吹き付け方法が可能なばかりでなく、柔軟性を有す
るためにウエブとして連続的な塗布方法、あるいは吹き
付け方法が可能である。また、前記の光触媒となる化合
物を網目状構造物に塗布あるいは吹き付け、次いで、加
水分解あるいは中和して、光触媒を担持させることもで
きる。なお、前記のようにして得た光触媒担持体は必要
に応じて焼成してもよく、この焼成により、担持した光
触媒をより強固に接着させることができる。前記の焼成
は１００℃以上、好ましくは２００〜８００℃、特に好
ましくは３００〜８００℃の温度で焼成するのが適当で
ある。また、必要に応じて、光触媒を難分解性結着剤を
介して網目状構造物に担持することができる。

【００１１】本発明の光触媒担持体は、このものにバン
ドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射する
ことにより、その回りに存在する有害物質、異臭物質、
油分などを分解したり、殺菌・殺藻したりすることがで
きる。照射する光としては、紫外線を含有した光などが
挙げられ、たとえば、太陽光や蛍光灯、ブラックライ
ト、ハロゲンランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀
灯、殺菌灯を用いることができる。特に、３００〜４０
０ｎｍの近紫外線を含有した光が好ましい。光の照射量
や照射時間などは処理する物質の量などによって適宜設
定できる。

【００１２】本発明の光触媒担持体は柔軟性を有するた
め、切削、折り曲げ、丸め等の加工が容易であり、その
形状を自由に変えることができる。すなわち、光触媒と
して必要な光源の回りに自由に設定することが可能であ
る。さらには、従来より有機物質の酸化分解、有毒物や
有害物の無害化、難分解性有機物の生分解性の改善、細
菌・ウイルス・藻類の殺菌・殺藻、脱色、脱臭等に用い
られている処理装置の内壁に設置することによってその
処理効果を高めることができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。 実施例１ 硫酸チタニルを加水分解して得た酸化チタンゾル（粒子
径２０ｎｍ）を酸化チタン基準で５００ｇ／ｌの濃度に
なるように水で希釈した。次に、この酸化チタンゾルを
金属メッシュ（関西金網製ステンレス金網ＳＵＳ３０
４、目開き０．２７３ｍｍ、線径０．１５ｍｍ、メッシ
ュサイズ６０）に浸漬塗布し、メッシュの開孔部全面に
酸化チタンを担持させた。引き続き、酸化チタン担持メ
ッシュを乾燥した後、大気中３００℃の温度で３０分間
焼成し、本発明の光触媒担持体（試料Ａ）を得た。

【００１４】実施例２ 実施例１において、金属メッシュのメッシュサイズを１
００（関西金網製ステンレス金網ＳＵＳ３０４、目開き
０．１５４ｍｍ、線径０．１０ｍｍ）にすること以外は
実施例１と同様の方法で本発明の光触媒担持体（試料
Ｂ）を得た。

【００１５】実施例３ 実施例１で用いた酸化チタンゾルを実施例１の金属メッ
シュにスプレー塗布し、メッシュの開孔部全面に酸化チ
タンを担持させた。引き続き３８０℃の温度で１５分間
焼成し、本発明の光触媒担持体（試料Ｃ）を得た。

【００１６】比較例１ 実施例１において、金属メッシュのメッシュサイズを１
２（関西金網製ステンレス金網ＳＵＳ３０４、目開き
１．５６６ｍｍ、線径０．５５ｍｍ）にすること以外は
実施例１と同様の方法で光触媒担持体（試料Ｄ）を得
た。

【００１７】比較例２ 実施例１において、金属メッシュのメッシュサイズを３
０（関西金網製ステンレス金網ＳＵＳ３０４、目開き
０．５６６ｍｍ、線径０．２８ｍｍ）にすること以外は
実施例１と同様の方法で光触媒担持体（試料Ｅ）を得
た。

【００１８】実施例および比較例で得られた試料の顕微
鏡観察により、実施例で得られた試料のメッシュの開孔
部は全面に酸化チタンで覆われていたが、比較例で得ら
れたものは酸化チタンが金属線上に付着していたが、メ
ッシュの開孔部全面を覆ってはいなかった。このため、
実施例で得られた試料は、比較例の試料に比べ酸化チタ
ン担持量が多かった。また、実施例、比較例で得られた
試料の酸化チタン担持強度は以下のようにして調べた。
試料を３ｃｍ角に切りとり、純水１００ｍｌとともに２
２５ｍｌのマヨネーズ瓶に入れた。これを振とう機で３
０分間振とうした後、乾燥して重量法により単位面積当
たりの酸化チタン量を測る。この値と試験前の酸化チタ
ン量との比を担持強度として算出した。その結果を表１
に示す。この表から明らかなように、本発明の光触媒担
持体は担持強度に優れていることがわかる。なお、前記
の実施例および比較例に用いた網目状構造物はいずれも
変形加工性に優れたものである。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明の光触媒担持体は網目状構造物の
開孔部全面に光触媒を担持したものであり、小さな網目
のセルを光触媒が埋めることにより、担持量、担持強度
を高めることができる。それにより、光触媒活性が高
く、変形加工性に優れた光触媒担持体を得ることがで
き、その工業的価値は極めて大きい。さらに、本発明に
よる光触媒担持体は、紫外線によって大気・水処理を行
う既存の装置に装着することによって、種々の用途に用
いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀居 忠司 滋賀県草津市西渋川二丁目３番１号 石原 産業株式会社中央研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目開きが０．５ｍｍ以下の網目状構造物
   の網目開孔部の全面に光触媒を担持させてなることを特
   徴とする光触媒担持体。
2. 【請求項２】 網目状構造物の材質が金属、金属酸化
   物、プラスチックおよび天然繊維からなる群より選ばれ
   る少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記
   載の光触媒担持体。
3. 【請求項３】 光触媒が酸化チタンからなることを特徴
   とする請求項１に記載の光触媒担持体。
4. 【請求項４】 酸化チタンの粒子径が１〜１００ｎｍで
   あることを特徴とする請求項３に記載の光触媒担持体。