JPH1028861A

JPH1028861A - 環境浄化用複合材及び製造方法

Info

Publication number: JPH1028861A
Application number: JP8186430A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Ishihara; 茂久石原; Takeshi Kozuka; 毅士古塚
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯx 等の除去を十分に除去することがで
き、かつ、大量かつ安価に供給し得る環境浄化用複合材
を提供する。【解決手段】間伐材等の木粉を不活性ガス雰囲気下で
焼成して粉状の木炭を生成し、この木炭を酸化チタンの
溶液中に浸漬させた後、１０５℃でオーブン乾燥して木
炭と酸化チタンとを複合させる。木炭の焼成温度を２０
０〜１３００℃、好ましくは４００〜１０００℃、さら
に好ましくは６００℃〜８００℃とする。９６ｐｐｍの
ＮＯガスを通過させた後のＮＯ濃度の低下は活性炭・酸
化チタン複合材が酸化チタン添加量の多少に拘らず６７
〜６９ｐｐｍ程度であったのに対し、木炭・酸化チタン
複合材は６００℃の焼成温度でほぼ２５〜３５ｐｐｍと
大幅に低下した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木質焼成炭化物と
金属酸化物とを複合させたものであって、窒素酸化物
（ＮＯx ）等を除去するために用いられる環境浄化用複
合材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の環境浄化用複合材と
して、活性炭と二酸化チタンとの混合物が知られている
（例えば、特公平２−６２２９７号公報参照）。このも
のは、比較的低濃度（ｐｐｍ以下）の窒素酸化物を室温
で除去することを目的として、活性炭と二酸化チタンと
を機械的もしくは化学的に混合したものであり、光照射
により二酸化チタンを活性化させて窒素酸化物を酸化さ
せるようにしたものである。上記の混合は、２対１から
３対１の重量比で機械的に単に混合する、または、金属
酸化物の試薬と活性炭とを反応管に塗布し、２００〜３
００℃の温度範囲で、一晩の間、空気中で焼成すること
により行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の排
ガス等の化石燃料の燃焼廃棄物である窒素酸化物（ＮＯ
x ）や硫黄酸化物（ＳＯx ）は光化学スモッグや酸性雨
等の大気汚染の原因となり、地球規模の環境汚染をひき
おこしている。このため、これに対処するために、新た
なエネルギーを消費することなくＮＯx 等の除去が可能
で、大量でかつ安価に製造し得る浄化材の開発が要請さ
れている。

【０００４】しかしながら、上記の活性炭と二酸化チタ
ンとの混合物は太陽光エネルギーを利用し得る点では優
れているものの、窒素酸化物の除去能力が十分ではない
という不都合がある。その上、活性炭を製造するために
はヤシ殻等の特定の原料を必要とし、この特定原料を４
００〜７００℃の比較的低温度範囲で焼成した後に、さ
らに、水蒸気や酸化亜鉛等の賦活処理剤を用いて９００
〜１０００℃の高温度範囲で活性化処理する必要がある
ため、省資源化に反し、大量かつ安価に供給する上で困
難性を招くことになる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ＮＯx 等の除
去を十分に行うことができ、かつ、省資源化及び大量か
つ安価に供給し得るようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１〜請求項６に係る第１の発明の環境浄化用
複合材は、木質系材料を低酸素、無酸素もしくは不活性
ガス雰囲気中で焼成した木質焼成炭化物と、金属酸化物
とを複合した構成とするものである。本発明者は、活性
炭と比べ比表面積が著しく小さく（例えば６００℃の焼
成温度の木質焼成炭化物で１／１０００）、吸着性能が
活性炭よりも本来劣っていると考えられている木質焼成
炭化物、いわゆる木炭が、一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化
窒素（ＮＯ2 ）、特にＮＯ2 に対し活性炭よりも大幅に
高い吸着性能を発揮することを見出だし、ＮＯx ，ＳＯ
x ，一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）等の大気汚
染物質を除去するための環境浄化用複合材としてこのよ
うな木炭と金属酸化物とを複合した材料を発明した。

【０００７】これにより、ＮＯx 等の大気汚染物質を従
来の活性炭との混合による浄化材よりも高率で除去して
上記大気汚染物質の濃度低減を十分に図ることが可能に
なる。また、その除去は活性炭との混合による場合と同
様に室温等の常温で可能であり、しかも、高濃度の大気
汚染物質の除去をも図り得る。さらに、上記木炭の原料
としては、活性炭と比べ広く木質系材料を採用すること
ができ、木炭の供給を大量かつ安価に行い得る。特に、
林業分野で処理が問題となっている間伐材や未利用材、
もしくは、解体等で発生する廃材等を原料とすることが
でき、このため、原料費の節減、森林資源の有効利用、
及び、省資源化を図ることが可能になる。

【０００８】ここで、上記木質焼成炭化物として２００
〜１３００℃、なかでも４００〜１０００℃の範囲で焼
成されたものが活性炭よりも高いＮＯ，ＮＯ2 の除去性
能を示し、金属酸化物と複合させる木炭として好まし
く、とりわけ５００〜８００℃、６００〜８００℃の範
囲で焼成した木炭が活性炭よりも著しく高い除去性能を
示すため特に好ましい。この焼成温度範囲の木炭が特に
高い除去性能を示す理屈については定かではないが、後
述のごとく、焼成温度の違いによるｐＨの違い、及び、
上記焼成温度範囲のものが半導体としての電気的性質を
示すことによると考えられる。

【０００９】また、上記金属酸化物としてはＴｉ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ａ
ｇ，Ｐｔ，Ｐｄの内から選択された１以上のものの酸化
物であり、その金属酸化物は３００ｎｍ以上の人工光も
しくは太陽光の照射により光触媒反応を生じる光触媒で
あることが好ましく、中でも光触媒として酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）を用いることが特に好ましい。ここで、光
触媒、光触媒反応について説明すると、酸化チタン等の
金属酸化物は、価電子帯と伝導帯とエネルギー差（バン
ドギャップ）よりも大きいエネルギーを持つ光の照射を
受けて上記価電子帯から電子がたたき出されて伝導帯に
移り（励起）、価電子帯にはプラスの電荷を持った粒子
（正孔）が生成される。上記光照射により生成された電
子は還元力が強く、正孔は酸化力に富んでいる。このよ
うに光照射を受けて酸化還元作用を起こす金属酸化物を
光触媒といい、これを用いた反応のことを光触媒反応と
いう。このような光触媒としての金属酸化物を木炭に複
合させることにより、特にＮＯ，ＮＯ2 が木炭により吸
着除去される一方、ＮＯ，ＮＯ2 が光触媒反応で酸化さ
れ無公害化されて両者の複合効果としてＮＯx に対しよ
り高い除去性能が発揮されるものと考えられる。しか
も、太陽光を用いることで新たなエネルギー源を必要と
せずに上記大気汚染物質の除去を行い得る。なお、上記
の光触媒としてＴｉＯ2 を単独で用いる他、これに代え
て酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）を単独で用いる、もしくは、Ｔ
ｉＯ2 とＦｅ2 Ｏ3 とを併用等、種々のものが採用可能
である。

【００１０】さらに、上記木質焼成炭化物として粉末状
もしくは粒状のものを用いることにより、その木質焼成
炭化物の表面積の拡大を図り得る点で有利となる一方、
木質焼成炭化物として上記の粉末状もしくは粒状ものを
用いて板形状，ハニカム形状，円筒形状もしくは波板形
状に固めたものに上記金属酸化物を複合させることによ
り、本環境浄化複合材を構造物の壁表面に張り付けるな
どの利用形態を採用する上で実用性，汎用性が向上す
る。これにより、トンネル内や駐車場等の自動車の排ガ
ス濃度の高い空間における大気汚染物質の除去に際し有
用となる。

【００１１】加えて、本複合材により、ＳＯx 、フロ
ン、代替フロン（ＨＦＣ；ハイドロフルオロカーボ
ン）、メタノール，エタノール，ブタノール等のアルコ
ール類、トリクロロエチレン、ダイオキシン等の吸着，
無害化をも図り得る。

【００１２】一方、請求項７〜請求項９に係る第２の発
明の環境浄化用複合材の製造方法は、木質系材料を低酸
素、無酸素もしくは不活性ガス雰囲気中で焼成して木質
焼成炭化物を生成し、この木質焼成炭化物を金属酸化物
の溶液中に浸漬させ、この後、金属酸化物が含浸した木
質焼成炭化物をほぼ１０５℃の温度で炉乾燥させる構成
とするものである。このように金属酸化物の溶液中の木
質焼成炭化物である木炭を浸漬し、この浸漬により金属
酸化物が木炭の隅々にまで含浸した状態で炉乾燥させる
ことにより、第１の発明における木炭と金属酸化物との
複合を確実に行い得るとともに、例えば活性炭の粉末と
金属酸化物の粉末とを機械的に混合させる場合と比べ、
金属酸化物が木炭の表面に強固に複合される。この複合
の観点から、上記金属溶液に浸漬させる木炭は粉末状も
しくは粒状のものを用いるのが木炭及び金属酸化物の各
表面積を増大させて大気汚染物質の酸化反応や吸着を促
進させる上で好ましい。また、上記の第１の発明の欄で
説明した如く、木炭の生成を２００〜１３００℃、中で
も４００〜１０００℃の温度範囲で焼成するのが好まし
く、中でも５００〜８００℃または６００〜８００℃の
温度範囲状焼成するのが特に好ましい。

【００１３】さらに、請求項１０に係る第３の発明の環
境浄化用複合材の製造方法は、木質系材料を金属酸化物
の溶液中に浸漬させ、この後、金属酸化物が含浸した木
質系材料を低酸素、無酸素もしくは不活性ガス雰囲気中
で焼成する構成とするものである。このように、木炭に
する前の段階である木質系材料を金属酸化物の溶液中に
浸漬させてから焼成するようにしても、第１の発明にお
ける木炭と金属酸化物との複合を確実に行い得るととも
に、金属酸化物が木炭の表面に強固に複合される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態としては、木炭
と酸化チタンとを複合した複合材が挙げられる。この場
合の木炭としては木質系材料の粉末状もしくは粒状のも
のを不活性ガス雰囲気で焼成して得られるものが好まし
く、中でもほぼ６００℃の焼成温度で焼成したものが最
も高い除去性能を発揮する。また、上記木炭の原料とし
て間伐材等を用いることにより、複合材料である木炭を
安価にかつ資源の有効利用を図った状態で得られる。こ
の木炭と酸化チタンとの複合方法は、焼成炉内で所定の
焼成温度で焼成した木炭の粉末を酸化チタンの溶液中に
浸漬し、この酸化チタンを含浸させた木炭の粉末をほぼ
１０５℃でオーブン乾燥させる。これにより、従来より
も高い除去性能を有する環境浄化用の複合材が得られ
る。以下、実施例を用いた各種性能試験により実証す
る。

【００１５】

【実施例】

（試験に用いた試料）木質焼成炭化物の原料である木質
系材料として、杉の間伐材を調製し２０メッシュを通過
した木粉を用いた。そして、この木粉を窒素雰囲気下の
焼成炉で焼成して粉状の焼成炭化物を得た。焼成温度を
３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、
８００℃、１０００℃，１２００℃の８種類に設定し、
焼成を共に４℃／分の昇温速度で昇温し各設定温度に到
達後１時間保持することにより行った。そして、その
後、自然降温させた。また、比較対象として、ヤシ殻活
性炭（以下、単に活性炭という）を用意した。

【００１６】金属酸化物として、光触媒の１種である酸
化チタンを用いた。具体的には、酸化チタンとしてチタ
ニウムテトライソプロポキシド［Ｔｉ（ＯＣＨ（ＣＨ3
）2）4 ］を用い、これに対する溶媒として１−プロパ
ノールを用いた。この際、上記８種類の設定温度で焼成
した焼成炭化物（以下、単に木炭という）のそれぞれに
対し、酸化チタンの添加量として木炭の７％，２０％，
３０％の３種類を設定した。なお、比較対象としての活
性炭に対しては、酸化チタンの添加量としてその活性炭
の３０％の添加量のもの１種類を設定した。

【００１７】（試料の複合方法）図１に示すように、ま
ず、約５ｍｌの１−プロパノール中に所定量のＴｉ（Ｏ
ＣＨ（ＣＨ3 ）2 ）4 を溶かし、この溶液中に上記の木
炭０．５ｇを浸漬した。次に、浸漬後の木炭を１０５℃
の温度で一晩オーブンドライし、これにより、木炭と酸
化チタンとの複合材を得た。

【００１８】（試験項目及び試験方法）上記木炭、活性
炭、木炭と酸化チタンとの複合材（以下、木炭・酸化チ
タン複合材という）、または、活性炭と酸化チタンとの
複合材（以下、活性炭・酸化チタン複合材という）につ
いて、電気抵抗値、ｐＨ値、比表面積、細孔分布、ＮＯ
に対する吸着性能、及び、ＮＯ2 に対する吸着性能につ
いて測定した。

【００１９】上記ｐＨ値は、対象物を蒸留水により抽出
し、ｐＨメータを用いて測定した。また、比表面積及び
細孔分布については、低温窒素ガス吸着方によりＢＥＬ
ＳＯＲＰを用いて測定した後、ＢＥＴ式を用いて比表面
積を、Ｄolimer and Heal の式を用いて細孔分布をそれ
ぞれ算出した。さらに、吸着性能については、図２に示
す試験装置を用いて測定した。この測定方法は、まず、
両端側にそれぞれ開閉弁１を有する反応管２の内部にほ
ぼ０．５ｇの木炭もしくは所定量の木炭・酸化チタン複
合材等を入れ、この状態の反応管２に対し、その一端側
から約１００ｐｐｍのＮＯガスまたは約９０ｐｐｍのＮ
Ｏ2 ガスを通し、他端側で通過後のガス濃度を検出部３
のガス検知管により測定した。この際、反応管に光を照
射する場合と、遮断する場合とに分けて測定した。この
光照射には室内蛍光灯の光と、モノクロメータによる単
色光とを用いた。

【００２０】（電気抵抗値の測定結果）図３に種々の焼
成温度の木炭について電気抵抗値の測定結果を示す。

【００２１】これによると、焼成温度が５００もしくは
６００℃〜１０００℃、または、５００もしくは６００
℃〜８００℃の範囲である木炭は半導体としての性質を
示すことが分かる。

【００２２】（ｐＨ値の測定結果）図４に、木炭と、木
炭・酸化チタン複合材とのｐＨ値測定結果について、焼
成温度とｐＨ値との関係にして示す。

【００２３】これによると、木炭（同図の○印参照）は
ｐＨ値がほぼ７．５〜１１、活性炭（Ｐ0 ）はｐＨ値が
１０．２８と共にアルカリ性を示す一方、木炭・酸化チ
タン複合材（同図の△印参照）はｐＨ値がほぼ５〜７．
５と酸性から中性付近のｐＨ値を示した。

【００２４】また、木炭と、木炭・酸化チタン複合材と
は、共に焼成温度の上昇に伴いｐＨ値も上昇するという
傾向を示した。

【００２５】（比表面積の測定結果）表１に、木粉と、
焼成温度が２００℃，６００℃，１０００℃の３種類の
木炭と、活性炭とについて比表面積の値を測定した結果
を示す。

【００２６】

【表１】これによると、木粉と、焼成温度が２００℃及び６００
℃の各木炭とは、比表面積が０．１９４〜１．１２７ｍ
2/ｇとかなり小さく、また、２００℃の木炭が比表面積
０．１９４ｍ2/ｇ、６００℃の木炭が比表面積１．１２
７ｍ2/ｇであり、２００℃と６００℃という焼成温度の
相違ではあまり大きな違いは認められない。これに対
し、１０００℃で焼成した木炭は比表面積が６１６．６
ｍ2/ｇと６００℃で焼成した場合と比べ著しく増加し、
活性炭は比表面積が１２０９ｍ2/ｇというように１００
０℃で焼成した木炭よりもさらに大きな値を示した。

【００２７】（木炭のＮＯに対する吸着性能）図５に、
各種設定温度で焼成した木炭のＮＯに対する吸着性能を
示す。また、活性炭のＮＯに対する吸着性能を同図に併
せて示す。図５において、横軸は焼成温度を、縦軸は反
応管通過後のＮＯガスの濃度をそれぞれ表し、○印が蛍
光灯の光を照射した場合、△印が光を遮断した場合をそ
れぞれ示している。本図では上記の一点鎖線で示すＮＯ
ガスの初期濃度（Ｃ0 ）との差が大きい程、ＮＯに対す
る吸着性能が高い、すなわち、ＮＯの除去性能が高いこ
とを表している。

【００２８】測定の結果、反応管に通過前のＮＯガスの
初期濃度Ｃ0 が９６ｐｐｍ（同図の一点鎖線参照）であ
ったのが、活性炭と接触させることにより通過後の濃度
Ｃ1が５１ｐｐｍ（同図の破線参照）に低下した。一
方、木炭の場合には、光の照射の有無に拘らずほぼ同じ
傾向を示し、６００℃で焼成した木炭が最も高いＮＯ除
去性能を示した。

【００２９】（木炭のＮＯ2 に対する吸着性能）図６
に、各種設定温度で焼成した木炭のＮＯ2 に対する吸着
性能を示す。同図において、横軸は焼成温度を、縦軸は
反応管通過後のＮＯ2 ガスの濃度をそれぞれ表し、○印
が光を遮断した場合、×印が蛍光灯の光を照射した場合
をそれぞれ示している。本図では上記の一点鎖線で示す
ＮＯ2 ガスの初期濃度（Ｃ0 ）との差が大きい程、ＮＯ
2 に対する吸着性能が高い、すなわち、ＮＯ2 の除去性
能が高いことを表している。

【００３０】測定の結果、光の照射の有無に関係なく、
しかも、焼成温度の如何に拘らず、反応管通過後のＮＯ
2 ガス濃度は０ｐｐｍとなり、初期濃度Ｃ0 ＝８８ｐｐ
ｍのＮＯ2 の全てを吸着除去することができた。これ
は、木炭のｐＨ値がアルカリ性を示すこと（図４参照）
と深く関係していると考えられる。

【００３１】（酸化チタンのＮＯに対する吸着性能）図
７に、照射する光の波長を４００〜８００ｎｍまで１０
０ｎｍずつ変化させた場合の酸化チタン単独のＮＯに対
する吸着性能を示す。同図において、横軸は光の波長
を、縦軸は反応管通過後のＮＯガスの濃度をそれぞれ表
している。

【００３２】測定の結果、光の波長を変化させても、反
応管通過後のＮＯ濃度はほぼ６０ｐｐｍで略一定を保
ち、特に大きな変化は見られなかった。また、光を遮断
した状態で測定した場合の反応管通過後の濃度Ｃ1 も５
７ｐｐｍであり、光を照射した場合とあまり変わらなか
った。しかし、ＮＯガスの初期濃度Ｃ0 ＝９６ｐｐｍが
反応管通過後にほぼ６０ｐｐｍまで低下していることか
ら、酸化チタンにもＮＯに対する吸着性能がある程度あ
ることが分かる。

【００３３】なお、図７中Ｃ2 は蛍光灯の光を照射した
場合の反応管通過後のＮＯガスの濃度であり、Ｃ2 ＝６
０ｐｐｍとなった。

【００３４】（酸化チタンのＮＯ2 に対する吸着性能）
図８に、照射する光の波長を４００〜８００ｎｍまで１
００ｎｍずつ変化させた場合の酸化チタン単独のＮＯ2
に対する吸着性能を示す。同図において、横軸は光の波
長を、縦軸は反応管通過後のＮＯガスの濃度をそれぞれ
表している。

【００３５】測定の結果、反応管通過後のＮＯ2 濃度
は、光の波長の如何に拘らず初期濃度Ｃ0 ＝８８ｐｐｍ
と同じ８８ｐｐｍを示し、また、光を遮断した場合の反
応管通過後の濃度Ｃ1 も８８ｐｐｍと変わらなかった。
従って、酸化チタン自体には、ＮＯ2 に対する吸着性能
はほとんどないと考えられる。

【００３６】（木炭・酸化チタン複合材のＮＯに対する
吸着性能，その１−光遮断状態）図９に、各種設定温度
で焼成した木炭と、各種添加量の酸化チタンとを複合さ
せた木炭・酸化チタン複合材の光を遮断した状態でのＮ
Ｏに対する吸着性能を示す。同図において、横軸は焼成
温度を、縦軸は反応管通過後のＮＯガスの濃度をそれぞ
れ表し、○印が酸化チタンの添加量を木炭の７％とした
場合、△印が酸化チタンの添加量を木炭の２０％とした
場合、×印が酸化チタンの添加量を木炭の３０％とした
場合をそれぞれ示している。また、併せて、木炭単独の
場合をロ印で示した。

【００３７】測定の結果、反応管に通過前のＮＯガスの
初期濃度Ｃ0 が９６ｐｐｍ（同図の一点鎖線参照）であ
ったのが、木炭・酸化チタン複合と接触させることによ
り反応管通過後のＮＯガス濃度が５０弱〜ほぼ７０ｐｐ
ｍに低下した。この場合、その吸着度合いは酸化チタン
の添加量の多少に拘らずほぼ同じ傾向を示し、６００℃
〜８００℃で焼成した木炭を用いた場合に最も高い吸着
性能を示した。

【００３８】一方、木炭単独の場合と比較すると、光遮
断状態では、酸化チタンの添加量の多少に拘らず木炭・
酸化チタン複合材の方が吸着性能は劣る結果を示した。
これは、木炭と酸化チタンとを複合させることにより、
ｐＨ値が木炭単独の場合のアルカリ性から酸性に変化す
ること（図４参照）と関係していると考えられる。

【００３９】（木炭・酸化チタン複合材のＮＯに対する
吸着性能，その２−可視光線域波長の光照射状態）図１
０に、各種設定温度で焼成した木炭と、添加量を木炭の
３０％とした酸化チタンとを複合させた木炭・酸化チタ
ン複合材の可視光線域の波長の単色光を照射した状態で
のＮＯに対する吸着性能を示す。同図において、横軸は
焼成温度を、縦軸は反応管通過後のＮＯガスの濃度をそ
れぞれ表し、上記木炭・酸化チタン複合材について○印
が４００ｎｍの波長の単色光を照射した場合、△印が５
００ｎｍの波長の単色光を照射した場合、×印が６００
ｎｍの波長の単色光を照射した場合をそれぞれ示してい
る。また、併せて、木炭単独の場合をロ印で示した。

【００４０】測定の結果、反応管に通過前のＮＯガスの
初期濃度Ｃ0 が９６ｐｐｍ（同図の一点鎖線参照）であ
ったのが、光照射状態で木炭・酸化チタン複合と接触さ
せることにより反応管通過後のＮＯガス濃度が上記の光
遮断状態の場合（図９参照）よりも焼成温度６００℃を
中心にして大幅に低下した。すなわち、ＮＯの除去性能
が大幅に向上した。そして、木炭単独の場合とほとんど
変わらない吸着性能を発揮するようになった。従って、
上記の光遮断状態の場合との比較から、光の照射を受け
て酸化チタンが光触媒反応を起こしているものと考えら
れ、その光触媒反応によりＮＯをＮＯ2 に酸化させ、こ
のＮＯ2 が木炭に吸着保持される結果、ＮＯの除去性能
が向上したものと考えられる。

【００４１】（木炭・酸化チタン複合材のＮＯに対する
吸着性能，その３−近紫外線域波長の光照射状態）図１
１に、各種設定温度で焼成した木炭に添加量を木炭の３
０％とした酸化チタンを複合させた木炭・酸化チタン複
合材と、活性炭・酸化チタン複合材との近紫外線域の波
長の単色光を照射した状態でのＮＯに対する吸着性能を
示す。同図において、横軸は焼成温度を、縦軸は反応管
通過後のＮＯガスの濃度をそれぞれ表し、上記木炭・酸
化チタン複合材について○印が４００ｎｍの波長の単色
光を照射した場合、△印が３９０ｎｍの波長の単色光を
照射した場合、×印が３８０ｎｍの波長の単色光を照射
した場合をそれぞれ示している。また、併せて、木炭単
独の場合をロ印で示した。さらに、上記活性炭・酸化チ
タン複合材について、４００ｎｍ，３９０ｍｎ，３８０
ｎｍの各波長の単色光を照射した場合を３本の破線によ
り示している。

【００４２】測定の結果、反応管に通過前のＮＯガスの
初期濃度Ｃ0 が９６ｐｐｍ（同図の一点鎖線参照）であ
ったのが、光照射状態で木炭・酸化チタン複合と接触さ
せることにより反応管通過後のＮＯガス濃度が上記の可
視光線域波長の単色光を照射した場合（図１０参照）と
同様に焼成温度６００℃を中心にして大幅に低下して、
ＮＯの除去性能が大幅に向上した。この場合、照射する
光の波長が４００ｎｍ（○印）から３９０ｎｍ（△印）
へ、また、３９０ｎｍ（△印）から３８０ｎｍ（×印）
へと短くなるに従い、すなわち、光エネルギーが増加す
るに従い、反応管通過後のＮＯ濃度が低下してＮＯ除去
性能が向上している。従って、光エネルギーの増大によ
り酸化チタンの光触媒反応が促進されてＮＯ除去性能が
向上したものと考えられる。

【００４３】これに対し、活性炭・酸化チタン複合材で
は、初期濃度Ｃ0 が９６ｐｐｍのＮＯガスが反応管通過
後に４００ｎｍの単色光を照射した場合でＣ2 ＝６９ｐ
ｐｍのＮＯ濃度に、３９０ｎｍの単色光を照射した場合
でＣ3 ＝６８ｐｐｍのＮＯ濃度に、３８０ｎｍの単色光
を照射した場合でＣ3 ＝６７ｐｐｍのＮＯ濃度にそれぞ
れ低下するに過ぎなかった。

【００４４】これらの結果、木炭・酸化チタン複合材
と、活性炭・酸化チタン複合材とを比較すると、木炭・
酸化チタン複合材は、４００℃〜１０００℃の範囲で焼
成した木炭を用いた場合に活性炭・酸化チタン複合材よ
りも高いＮＯ除去性能を発揮し、５００℃〜８００℃の
範囲で焼成した木炭を用いた場合には試験した近紫外線
域の波長の全てで上記活性炭・酸化チタン複合材よりも
大幅に高いＮＯ除去性能を発揮することが分かる。ま
た、４００ｎｍの波長の単色光を除いて３９０ｎｍと３
８０ｎｍの各波長の単色光を照射した場合についてみる
と、４００℃〜８００℃の範囲、もしくは４００℃〜９
００℃で焼成した木炭を用いた木炭・酸化チタン複合材
は、上記の５００℃〜８００℃の場合と同様に活性炭・
酸化チタン複合材よりも大幅に高いＮＯ除去性能を発揮
している。これは、酸化チタンを複合する対象が活性炭
である場合にはその電気抵抗が完全導体の範囲にあるの
に対し、上記対象が木炭である場合にはその電気抵抗が
半導体の範囲にあるという相違にも一因があるものと考
えられる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
６に係る第１の発明の環境浄化用複合材によれば、ＮＯ
x 等の大気汚染物質を従来の活性炭との混合による浄化
材よりも高率で除去して上記大気汚染物質の濃度低減を
十分に図ることができる。また、その除去は活性炭との
混合による場合と同様に室温等の常温で可能であり、し
かも、高濃度の大気汚染物質の除去をも図ることができ
る。さらに、複合させる一方の材料が木質焼成炭化物で
あるため、その供給を大量かつ安価に行い得る上、間伐
材等の廃材を原料とすることで、より安価でかつ省資源
化を図ることができる。

【００４６】また、上記木質焼成炭化物として２００〜
１３００℃の範囲で焼成されたものが活性炭よりも高い
ＮＯ，ＮＯ2 の除去性能を示し、金属酸化物と複合させ
る木炭として好ましく、中でも５００〜８００℃の範囲
で焼成した木質焼成炭化物が活性炭よりも著しく高い除
去性能を発揮させることができる。

【００４７】また、上記金属酸化物として３００ｎｍ以
上の人工光もしくは太陽光の照射により光触媒反応を生
じる光触媒、中でも酸化チタンを用いることにより、特
にＮＯが光触媒反応で酸化されて無公害化される一方、
ＮＯ2 が木質焼成炭化物により吸着除去されて両者の複
合効果としてＮＯx に対しより高い除去性能を発揮させ
ることができる。

【００４８】さらに、上記木質焼成炭化物として粉末状
もしくは粒状のものを用いることにより、その木質焼成
炭化物の表面積の拡大を図ることができる一方、木質焼
成炭化物として上記の粉末状もしくは粒状ものを用いて
板形状等に固めたものに上記金属酸化物を複合させるこ
とにより、本環境浄化複合材として大気汚染物質を除去
する上で、実用性、汎用性に富んだ利用形態を採用する
ことができる。

【００４９】一方、請求項７〜請求項９に係る第２の発
明の環境浄化用複合材の製造方法によれば、第１の発明
における木質焼成炭化物と金属酸化物との複合を確実に
行うことができる上、例えば活性炭の粉末と金属酸化物
の粉末とを機械的に混合させる場合と比べ、金属酸化物
を木質焼成炭化物の表面に強固に複合させることができ
る。

【００５０】さらに、請求項１０に係る第３の発明の環
境浄化用複合材の製造方法によれば、上記第２の発明に
係る製造方法とは異なる製造方法によっても第１の発明
における木炭と金属酸化物との複合を確実に行うことが
できるとともに、金属酸化物を木質焼成炭化物の表面に
強固に複合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施形態を示す模式図であ
る。

【図２】試験装置を示す模式図である。

【図３】木炭についての焼成温度と表面電気抵抗値及び
電気抵抗率との関係を示す図である。

【図４】木炭及び木炭・酸化チタン複合材についての焼
成温度とｐＨとの関係を示す図である。

【図５】木炭についての焼成温度と反応管通過後のＮＯ
濃度との関係を示す図である。

【図６】木炭についての焼成温度と反応管通過後のＮＯ
2 濃度との関係を示す図である。

【図７】酸化チタンについての光の波長と反応管通過後
のＮＯ濃度との関係を示す図である。

【図８】酸化チタンについての光の波長と反応管通過後
のＮＯ2 濃度との関係を示す図である。

【図９】光を遮断した場合の木炭・酸化チタン複合材に
ついての木炭の焼成温度と反応管通過後のＮＯ濃度との
関係を示す図である。

【図１０】可視光線域波長の単色光を照射した場合の木
炭・酸化チタン複合材についての木炭の焼成温度と反応
管通過後のＮＯ濃度との関係を示す図である。

【図１１】近紫外線域波長の単色光を照射した場合の木
炭・酸化チタン複合材についての木炭の焼成温度と反応
管通過後のＮＯ濃度との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｂ０１Ｊ 35/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木質系材料を不活性ガス雰囲気中で焼成
した木質焼成炭化物と、酸化チタンとが複合されてなる
ことを特徴とする環境浄化用複合材。
【請求項２】木質系材料を低酸素、無酸素もしくは不
活性ガス雰囲気中で焼成した木質焼成炭化物と、Ｔｉ，
Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｍ
ｏ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄの内から選択された１以上のもの
からなる金属酸化物とが複合されてなることを特徴とす
る環境浄化用複合材。
【請求項３】請求項１または請求項２において、木質焼成炭化物は２００〜１３００℃の範囲の温度で焼
成されたものであることを特徴とする環境浄化用複合
材。
【請求項４】請求項１または請求項２において、木質焼成炭化物は５００〜８００℃の範囲の温度で焼成
されたものであることを特徴とする環境浄化用複合材。
【請求項５】請求項１または請求項２において、木質焼成炭化物は粉末状もしくは粒状のもの、または、
この粉末状もしくは粒状のものを板形状，ハニカム形
状，円筒形状もしくは波板形状に固めたものであること
を特徴とする環境浄化用複合材。
【請求項６】請求項２において、金属酸化物は、３００ｎｍ以上の人工光もしくは太陽光
の照射により光触媒反応を生じる光触媒であることを特
徴とする環境浄化用複合材。
【請求項７】木質系材料を低酸素、無酸素もしくは不
活性ガス雰囲気中で焼成して木質焼成炭化物を生成し、
この木質焼成炭化物を金属酸化物の溶液中に浸漬させ、
この後、金属酸化物が含浸した木質焼成炭化物をほぼ１
０５℃の温度で炉乾燥させることを特徴とする環境浄化
用複合材の製造方法。
【請求項８】請求項７において、木質系材料を２００〜１３００℃の範囲の温度で焼成す
ることにより木質焼成炭化物を生成させることを特徴と
する環境浄化用複合材の製造方法。
【請求項９】請求項７において、木質系材料を５００〜８００℃の範囲の温度で焼成する
ことにより木質焼成炭化物を生成させることを特徴とす
る環境浄化用複合材の製造方法。
【請求項１０】木質系材料を金属酸化物の溶液中に浸
漬させ、この後、金属酸化物が含浸した木質系材料を低
酸素、無酸素もしくは不活性ガス雰囲気中で焼成するこ
とを特徴とする環境浄化用複合材の製造方法。