JPH09220477A

JPH09220477A - 光触媒体

Info

Publication number: JPH09220477A
Application number: JP8049670A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ogata; 四郎緒方
Original assignee: Tao Corp
Current assignee: Tao Corp
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒体に対する紫外線の供給がしばらく中
断しても、光触媒機能が持続する光触媒体の提供。【解決手段】光触媒体を、基体と自発型紫外線放射材
または蓄光型紫外線放射材の層４および光触媒半導体の
層５を備えたものとする。基体の表面に層４、層５を重
合して、またはモザイクに、あるいは、基体の表裏に分
離して設ける。光触媒半導体の層５に外部からの紫外線
供給が途絶えても、自発型紫外線放射材または蓄光型紫
外線放射材の層４から供給され、光触媒機能が持続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、紫外線によって
励起される光触媒半導体の電気化学的な分解作用（酸化
還元作用）を利用した光触媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタン（ＴｉＯ₂）の光触媒半導体
が示す光触媒機能を利用した設備機器や、有害有機化合
物の分解処置装置、建材などが知られている。光触媒半
導体の層は、通常、ガラスや金属板あるいは陶器など基
体の表面に光触媒半導体の粒子を溶液に溶かし入んだ、
いわゆるゾルを吹き付けやディッピングによってコーテ
ィングの後に焼き付け（50〜500 Ｃ°）て形成され、基
体とともに光触媒体を構成している。基体表面に対する
光触媒半導体層の形成には蒸着、溶射、スパッタリング
の手段を用いることもある。そして、光触媒半導体の層
は、光触媒体の表面に接触したり、付着した有機化合物
を光触媒機能によって分解し、脱臭、殺菌、防汚染など
の効果をあげる。

【０００３】光触媒半導体が示す光触媒機能は、紫外線
によって励起されるものであることが、そのメカニズム
とともに良く知られている。このため、前記の設備機器
などは、十分な太陽光を受けられるようにしたり、発光
スペクトル中に紫外線領域を有する蛍光管や水銀管ある
いは紫外線放射管（ブラックライトと呼ばれる）を用い
て光触媒体の表面を照射するようにしている。

【０００４】しかし、例えば、屋内にあるバス、シャワ
ー、サニタリーなどの衛生機器ユニット、レンジフード
などのキッチンユニット、空調機、空気清浄機、冷蔵庫
などの光触媒機能を活かし得る設備機器では、これら機
器の使用形態上から、光触媒体に対する紫外線の供給源
である光源が断続され，光触媒体による光触媒機能が十
分に利用されていない。バスやサニタリーでは、２４時
間を通じて光触媒機能の働いていることが好ましい。一
方、バスやサニタリーに蛍光ランプやブラックライトを
点け放しにすることは無駄が多い。また、有害有機化合
物の分解処置装置では、予期しない停電などで処理機能
が停止してしまうのは好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、太陽光、
蛍光ランプ、ブラックライトなどから、光触媒体に対す
る紫外線の供給がしばらく中断しても、光触媒機能が持
続する光触媒体の提供を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】自発型紫外線放射材また
は蓄光型紫外線放射材を利用する。光触媒体を、基体と
自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射材および光
触媒半導体を備えたものとする。

【０００７】自発型紫外線放射材（自発型発光セラミッ
ク）は、内部のエネルギーを消費して自ら発光する材
で、ラジュウムやプロメチウムの放射崩壊を利用してお
り、現状ではこのような成分を含む岩石の精製粉末を利
用する。自発型紫外線放射材には、外部からエネルギー
を供給する必要がない。

【０００８】蓄光型紫外線放射材（蓄光型発光セラミッ
ク）は、外部のエネルギーを取り込み、その分を放出し
ながら発光する材で、「ルミノバ」（商品名株式会社
根本特殊化学）、「キプラス」（商品名株式会社ネ
クスト・アイ）が市販されている。これらは、高純度の
アルミナ、炭酸ストロンチウム、ユウロピウム、ジスプ
ロシウムなどの成分を含んだストロンチウムアルミネー
ト（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄）を主成分とするものである。吸収
スペクトルの最大点は360 ナノメータにあり、粒径20μ
m 〜50μm である。

【０００９】なお、光触媒半導体は、その組成を調整
（無機顔料や金属の添加）したり、製造過程での熱処理
を調整するによって、触媒機能の発揮に必要とする紫外
線の波長（吸収帯）を変えることができる。例えば、Ｔ
ｉＯ₂にＣｒＯ₃を少量添加すると長波長側に吸収帯が
変位する。これによって光触媒体側を自発型紫外線放射
材または蓄光型紫外線放射材の発光スペクトル特性に合
わせることができ、最も効果のある紫外線放射材と光触
媒半導体の組み合わせを選択することができる。

【００１０】光触媒半導体は、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｓｒ
ＴｉＯ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ
₃、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ
₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃ＳａＯ₂Ｂｉ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、
Ｃｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂、ＭｏＳ₂、ＭｏＳ₃、Ｉ
ｎＰｂ、ＲｕＯ₂、ＣｅＯ₂である。ＴｉＯ₂が商品名
「ST-01 」「ST-31 」（石原産業株式会社）としてゾル
の状態で販売されている。ゾル中のＴｉＯ₂の粒径は0.
01μm 〜0.07μm である。なお、これらを励起するため
の紫外線の波長はそれぞれに異なる。さらに、防黴、殺
菌などの機能補完用にＰｔ、Ａｇ、ＲｕＯ₂、Ｎｂ、Ｃ
ｕ、ＳｎＮｉＯなどを添加剤として用いることがある。

【００１１】基体は、素材をガラス（ソーダガラス、硼
珪酸ガラス、石英ガラス等）、合成樹脂（アクリル、ポ
リスチレン、ポリカーボネートなど）、金属（ステンレ
ス、アルミ、スズ、鋼など）、陶磁器（セラミックを含
む）あるいは木材であり、板や管、その他の成形された
形態を備えている。光触媒体としては、基体の表面に自
発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射材の層を形成
し、その上に光触媒半導体の層を形成した構造を基本と
する。

【００１２】基体の表面における自発型紫外線放射材ま
たは蓄光型紫外線放射材の層と光触媒半導体の層は、上
下に重合する構造の他に、平面的に交互に配置されると
か、いわゆる市松に配置するなどモザイクに設けること
がある。基体がガラスのように紫外線透過能力をもつも
のであれば、その表面に光触媒半導体の層を設け、裏面
に自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射材の層を
設けるなど個別に設けることもある。光触媒半導体の層
を透明に形成することがある。

【００１３】光触媒半導体の層を多孔性の積層構造に光
触媒半導体を担持させた構造とすることがある。積層構
造は、ビーズやファイバー、ウールと呼ばれるものを積
層して構成し、構造上有している多数の孔や間隙は相互
に連通している。基体の表面における光触媒機能を有す
る層を、自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射材
と光触媒半導体の層に区別することなく、これらを混合
した構造の層とすることがある。

【００１４】基体の表面における光触媒機能を有する層
を、さらに自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射
材と光触媒半導体および紫外線透過性の粒子を混合した
層とすることがある。光触媒体の基体を他発型紫外線放
射体のガラス管とし、光触媒半導体を外気と接する外部
側に配置することがある。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、蛍光管１であって、管２
が本願発明の光触媒体を構成している。管２は、ガラス
管を基体とし、内面に蛍光剤層３を有するとともに蛍光
剤層３と管２との間に「ルミノバ」（商品名）で形成し
た蓄光型紫外線放射材の層４を有し、さらに、管２の外
面に「ST-01 」（商品名）で形成した光触媒半導体の層
５を有している（図２）。図３は、蓄光型紫外線放射材
の層４を管２の外面に形成したもので、光触媒半導体の
層５はさらにその表面に形成される。

【００１６】管２の面に蓄光型紫外線放射材の層４や光
触媒半導体の層５を形成する方法は吹き付けやディッピ
ングでコーティングの後、焼き付けを行う公知の手段を
用いる。この実施形態では管２がガラスなので焼き付け
の際に管材の軟化温度（700〜1500Ｃ°）を超過しない
ように十分な注意を要する。他にも種々の方法が公知と
なっている。また、蓄光型紫外線放射材の層４の面に蛍
光剤層３や光触媒半導体の層５を形成する場合も同様の
手段を用いることができる。

【００１７】蓄光型紫外線放射材の層４の厚さは１００
mg／ｃｍ2 、光触媒半導体の層５の厚さは、１μm 〜４
０μm である。蛍光管１が点灯されると蛍光剤層３はグ
ロー放電の紫外線に励起されて発光し、蓄光型紫外線放
射材の層４は蛍光剤層３を透過する紫外線や蛍光剤層３
が発する紫外線に励起され、発光エネルギーを蓄積す
る。同時に管２の外面における光触媒半導体の層５にも
紫外線が到達し、光触媒機能が発揮される。

【００１８】蛍光管１が消灯されると、グロー放電によ
る紫外線は消滅するが、換わって蓄光型紫外線放射材の
層４が蓄積したエネルギーを放出形で発光し（スペクト
ルに紫外線領域を有する）、光触媒機能が持続される。
持続時間は、蓄光型紫外線放射材の質と光触媒体の製法
によるが、「ルミノバ」を使用した場合は１５時間以上
であり、通常、蛍光管１が次に点灯されるまでの時間よ
りも長い。

【００１９】光触媒半導体の層５は、多孔性の積層構造
に光触媒半導体を担持させた構造とすることができる
（図４）。積層構造は、ガラスビーズ６やガラスバルー
ンを積層したり、ガラスファイバー、金属ウールを絡ま
せて構成するもので、構造上、連通した多数の孔を有し
ている。したがって、光触媒半導体の層が有する表面積
は非常に大きくなり光触媒機能が向上する。また、積層
構造をガラスビーズ６、ガラスファイバーのような紫外
線透過性能が高い素材で形成すると、表面側からの紫外
線ばかりでなく、裏面側から透過してくる紫外線も利用
することができる。蓄光型紫外線放射材（セラミック
系統の材）の粉砕粒径を大きくして、この蓄光型紫外線
放射材自体をビーズのように使用することも考えられ
る。

【００２０】蓄光型紫外線放射材の層４や光触媒半導体
の層５は管２の表面に交互に縞模様にあるいは市松模様
などモザイクに形成することがある。このようにする
と、蓄光型紫外線放射材の層４や光触媒半導体の層５の
厚さを大きくして管２においてこれらの層自体の強度を
高めたり、明暗の調整を行うことができる。

【００２１】蓄光型紫外線放射材の層４や光触媒半導体
の層５を管２の表面に固定する手段としては、前記のコ
ーティングの後に焼き付ける他に、用途によって接着剤
を使用することもできるし、表面に蓄光型紫外線放射材
の層４や光触媒半導体の層５が固定されたテープ様のも
のを貼着して使用することもできる。蓄光型紫外線放射
材については管２を構成しているガラス中に混入して使
用することもできる。

【００２２】さらに、蓄光型紫外線放射材と光触媒半導
体はそれぞれの層を設けず、これらの小砕片７、８を混
合して一つの層として管２の表面に形成することもでき
る（図５）。このようにすると層をわけることで必要な
２回の焼結工程を１回にし、２度の焼結工程を受ける層
の機能劣化を防止することができる。なお、図５では、
ガラスビーズ６もともに混入されている。ガラスビーズ
中に蓄光型紫外線放射材の小片を混入してもよく、この
ようにすると光触媒半導体による強い酸性の分解物で蓄
光型紫外線放射材の発光機能が破壊される恐れがなくな
る。

【００２３】光触媒半導体の層５は、透明、半透明ある
いは白色の不透明な層に形成することができ、用途によ
って使い分けることが好ましい。例えば、ＴｉＯ₂のゾ
ルを用いて薄くコーティングし、光触媒半導体層５を透
明な薄膜に形成すると、透明ガラスの透明度をそれほど
落とすことなく、光触媒機能を備えたガラス板を得るこ
とができる。

【００２４】基体はガラス管に限らない。また、光触媒
体は、蛍光管１だけでなく光触媒機能を必要とする汎用
部材として形成される。図６は、平板なガラス板９の表
面に光触媒半導体層５を、裏面に蓄光型紫外線放射材の
層４を構成したものであり、壁面に埋め込まれる大きな
案内板のカバーや照明器具のカバーに用いられる。

【００２５】このタイプでは光触媒半導体の層５と蓄光
型紫外線放射材の層４がガラスを隔てて分離されている
ので、光触媒半導体の層５で生成された強い酸性の分解
物によって蓄光型紫外線放射材の層４が破壊されてしま
う恐れがない。

【００２６】基板の素材は、ガラスの他に、ポリカーボ
ネート、金属、陶磁器などであり、用途に応じて変わ
る。また、蓄光型紫外線放射材に変えて自発型紫外線放
射材を同様に使用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の光触媒体は、外部から紫外線を
受けているときはもちろん、外部からの紫外線が途絶え
ても、蓄光型紫外線放射材または自発型紫外線放射材か
ら供給される紫外線によって、光触媒機能を持続するこ
とができる。このため、使用しないときには通常、光源
（紫外線供給源）が消されるバス、サニタリーなどに使
用して間断なく光触媒機能を発揮させることができる。
また、太陽光の紫外線を利用できる位置に配置されてい
る換気扇やサーキュレーターに採用されている場合は、
日没後の使用でも光触媒機能を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】斜視図

【図２】断面図

【図３】断面図（他の実施形態）

【図４】断面拡大図（他の実施形態）

【図５】断面拡大図（他の実施形態）

【図６】断面拡大図（他の実施形態）

【符号の説明】

１蛍光管２管３蛍光剤層４蓄光型紫外線放射材の層５光触媒半導体の層６ガラスビーズ７蓄光型紫外線放射材の小砕片８光触媒半導体の小砕片９ガラス板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体の表面に自発型紫外線放射材または
蓄光型紫外線放射材の層を設け、その表面に光触媒半導
体の層を重合してあることを特徴とした光触媒体。
【請求項２】基体の表面に自発型紫外線放射材または
蓄光型紫外線放射材の層と光触媒半導体の層が平面的な
モザイクに設けられていることを特徴とした光触媒体。
【請求項３】基体が紫外線透過性能を有し、基体の表
面と裏面に自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射
材の層と光触媒半導体の層を個別に設けてあることを特
徴とした光触媒体。
【請求項４】基体を構成する素材中に自発型紫外線放
射材または蓄光型紫外線放射材の小片を混入し、基体の
表面に光触媒半導体の層を設けてあることを特徴とした
光触媒体。
【請求項５】光触媒半導体の層が透明な薄膜に形成さ
れていることを特徴とした請求項１〜請求項４のいずれ
か一つに記載の光触媒体。
【請求項６】光触媒半導体の層が紫外線透過性の粒子
からなる多孔性の積層構造に光触媒半導体を担持させて
形成してあることを特徴とした請求項１〜請求項５のい
ずれか一つに記載の光触媒体。
【請求項７】基体の表面に自発型紫外線放射材または
蓄光型紫外線放射材と光触媒半導体を混合した層を有す
ることを特徴とした光触媒体。
【請求項８】基体の表面に自発型紫外線放射材または
蓄光型紫外線放射材と光触媒半導体および紫外線透過性
の粒子を混合した層を有することを特徴とした光触媒
体。
【請求項９】光触媒半導体の層が紫外線透過性の粒子
からなる多孔性の積層構造に光触媒半導体を担持させて
形成してあり、紫外線透過性の粒子に自発型紫外線放射
材または蓄光型紫外線放射材の小片が混入してあること
を特徴とした光触媒体。
【請求項１０】他発型紫外線放射体のガラス管を基体
とし、光触媒半導体を外部側としている請求項１〜請求
項８のいずれか一つに記載の光触媒体。