JPH10314599A

JPH10314599A - 光触媒被覆金属板およびその製造方法

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Publication number: JPH10314599A
Application number: JP9144677A
Authority: JP
Inventors: Setsuko Koura; 節子小浦; Kenji Sakado; 健二坂戸
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JP3372451B2

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒作用を損なうことなく光触媒粉末を均一
に担持させた光触媒分散金属板およびその製造方法を提
供する。【解決手段】光触媒粉末の分散されたゼオライト膜を
金属板表面に形成する。この光触媒被覆金属板は（１）
アルミニウムアルコキシド、（２）アルコキシシラン、
（３）アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の
アルコキシド、（４）アミン類および（５）水を有機溶
媒に溶解した溶液に光触媒粉末を分散させるか、または
光触媒粉末を添加する代わりにチタン化合物を分散させ
ることによりコ−ティング液を調製して、このコ−ティ
ング液を金属板に塗布した後、加熱することにより形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒作用を損なうこと
なく光触媒粉末を均一に担持させた光触媒分散金属板お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】バンドギャップ以上のエネルギ−を有する
波長の光を照射した場合、光励起により伝導帯に電子が
生じ、価電子帯には正孔が生じる物質は、正孔が強い酸
化力を有するので、従来より光触媒として用いられ、有
機物や水の分解などに使用されている。このような物質
としては、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＺｒＯ₂、ＷＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ
₃、ＦｅＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃などがあるが、光触媒と
して利用する場合は粉末にして使用している。

【０００３】この粉末のものは、そのままでも使用可能
であるが、取り扱いや回収が困難であるばかりでなく、
流出や飛散による損失もあるので、通常、基体に担持さ
せて使用している。この担持方法とては、（Ａ）粉末を
合成樹脂と混合して、シ−ト状やパネル状に成形する方
法、（Ｂ）粉末を接着剤でシ−ト材やパネル材の表面に
付着させる方法、（Ｃ）粉末を基体表面に散布して、４
００℃以上に加熱することにより焼結し、基体に接着さ
せる方法、（Ｄ）４００℃以上に加熱した基体に加熱分
解により光触媒となる物質の粉末を吹き付けて、接着す
る方法、（Ｅ）特定のフッ素系ポリマ−やシリコ−ン系
ポリマ−で粉末を基体に接着する方法などがある。

【０００４】しかし、これらの方法では、光触媒粉末を
担持する樹脂や基体が光触媒粉末と分解対象成分との接
触を促進したり、光触媒粉末周囲の分解対象成分濃度を
高めたりするものでないため、分解対象成分の分解は分
解対象成分が光触媒粉末と接触したときにしか起こらな
い。このため、臭気や排ガスのように分解対象成分濃度
の低いガスの脱臭や脱ＮＯ_x、脱ＳＯ_xの触媒に使用する
と、分解能率が劣るという問題があった。

【０００５】そこで、光触媒粉末を活性炭やゼオライト
のような吸着剤とともに難分解性バインダ−で基体に担
持させて、ガス中の分解対象成分を積極的に集めること
により分解能率を高める方法が提案されている。しか
し、この方法は光触媒と吸着剤とを均一に分散させるこ
とが難しく、また、両者がバインダ−で覆われ、触媒作
用や吸着作用が著しく低下してしまうという問題があっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、バインダ−
を使用せずに光触媒と吸着剤を基体に担持させた光触媒
分散金属板およびその製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、光
触媒粉末の分散されたゼオライト膜が表面に形成された
光触媒被覆金属板であり、第２発明は光触媒粉末の分散
されたゼオライト膜と金属板との間に光触媒粉末を含有
しないゼオライト膜が設けられている光触媒被覆金属板
である。

【０００８】また、第３発明は、（１）アルミニウムア
ルコキシド、（２）アルコキシシラン、（３）アルカリ
金属および／またはアルカリ土類金属のアルコキシド、
（４）アミン類および（５）水を有機溶媒に溶解した溶
液に光触媒粉末を分散させることによりコ−ティング液
を調製して、このコ−ティング液を前処理の施された金
属板に塗布した後、加熱することを特徴とする光触媒被
覆金属板の製造方法であり、第４発明は第３発明の製造
方法において、コ−ティング液を溶液のアルコキシシラ
ンをテトラアルコキシシランにして、溶液にさらに下記
一般式（Ａ）または（Ｂ）で示されるオルガノアルコキ
シシランを添加したものにすることを特徴とする製造方
法である。

【化学式２】Ｘ：ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリロキシ
基、メルカプト基、Ｒ：アルキル基

【０００９】さらに、第５発明は、第３発明の製造方法
において、コ−ティング液を、溶液に光触媒粉末を分散
させる代わりに有機チタン化合物を分散させたものにす
ることを特徴とする製造方法であり、第６発明は第４発
明の製造方法において、コ−ティング液を、溶液に光触
媒粉末を分散させる代わりに有機チタン化合物を分散さ
せたものにすることを特徴とする製造方法である。ま
た、第７発明は、第３発明〜第６発明のいずれかの製造
方法において、コ−ティング液を増粘剤を添加したもの
にすることを特徴とする製造方法である。

【００１０】

【作用】第１発明で、光触媒粉末を金属板に担持させて
いるゼオライトは、一般式Ｍ_x/mＡｌ_xＳｉ_1-xＯ₂・ｎＨ
₂Ｏ（Ｍは陽イオン、ｍはその価数、ｎは空孔中に吸着
された水分子の数）で表されるアルミノケイ酸塩の結晶
であるが、結晶内部に分子サイズの空孔（５〜１３Å）
を有するので、光触媒粉末がゼオライトで覆われていて
も、外気と通じ、触媒作用を維持する。また、ゼオライ
トは空孔中に各種分子や微細粉末を保持できるので、吸
着作用を有するとともに、光触媒を均一に分散させるこ
とができる。このため、分解対象成分を吸着により積極
的に集めて、それを光触媒と接触させ易くするので、分
解対象成分の分解能率は高い。特に、吸着作用は金属板
の表面がゼオライト膜で被覆されているので、分解対象
成分を多量に吸着でき、持続性が長い。

【００１１】ゼオライト膜は、光触媒含有量が光触媒と
ゼオライトの合計重量の５％より少ないと、十分な触媒
効果が得られず、９５％より多くなると、ゼオライトが
少なくなり、吸着作用が極めて小さくなるので、光触媒
含有量を５〜９５％にする。また、光触媒粉末の粒径は
０.１μｍ以下のものを使用すると、触媒作用が大き
い。

【００１２】第２発明では、光触媒を含有しないゼオラ
イト膜により膜厚が厚くなるので、隠蔽性や耐食性が向
上する。

【００１３】第３発明では、原料のアルミニウムやアル
カリ（土類）金属のアルコキシドやアルコキシシランが
水で加水分解されると、シラノ−ルとなり、それを加熱
すると、重合して、シロキサン結合し、ゼオライトが合
成される。この際、アミン類が存在すると、加水分解溶
液の白濁化が防止され、均質なゼオライトとなるととも
に、ゲル化も防止されて、あとで光触媒粉末を添加した
場合に均一に分散させることができる。したがって、重
合前の溶液の段階で光触媒粉末を添加して、コ−ティン
グ液を調製して、この液を金属板に塗布した後、加熱す
ると、光触媒粉末が均一に分散されたゼオライト膜が形
成される。

【００１４】コ−ティング液を塗布する金属板には、ゼ
オライト膜の密着性を高めるため、前処理を施したもの
を使用する。この前処理は脱脂して、リン酸塩処理やク
ロメ−ト処理のような化成処理を施せばよい。金属板と
しては、普通鋼鋼板、ステンレス鋼板、Ｚｎめっき鋼
板、Ａｌめっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、Ａ
ｌ板などを使用できる。

【００１５】第４発明では、第３発明で使用するコ−テ
ィング液のアルコキシシランをテトラアルコキシシラン
にしてあるので、ゼオライトが網状構造になり、一般式
（Ａ）で示すようなモノオルガノトリアルコキシシラン
または（Ｂ）で示すようなジオルガノジアルコキシシラ
ンを添加すると、これらはテトラアルコキシシランより
加水分解速度が遅いので、それに伴って重合速度も遅く
なり、コ−ティング液加熱の際に急激な皮膜収縮が起こ
らず、また、加熱後もオルガノ基の分解物が残留する。
このため、ゼオライト膜を厚膜にしても、クラックが発
生しない。

【００１６】第５発明では、第３発明で使用するコ−テ
ィング液に光触媒を分散させる代わりに有機チタン化合
物を分散させてあるので、コ−ティング液の加熱の際に
有機チタン化合物が分解され、光触媒のＴｉＯ₂が生成
する。このため、ゼオライト膜中にＴｉＯ₂が分子サイ
ズで均一に分散される。特に、有機チタン化合物とし
て、チタンアルコキシド、チタンアセチルアセトネ−ト
のように加水分解により重合するものを使用すると、Ｔ
ｉＯ₂がゼオライト膜中に強固に取り込まれる。

【００１７】第６発明では、第４発明で使用するコ−テ
ィング液に光触媒を分散させる代わりに有機チタン化合
物を分散させてあるので、ゼオライト膜を厚膜にして
も、クラックが発生せず、しかも、ＴｉＯ₂がゼオライ
ト膜中に分子サイズで均一に分散される。

【００１８】第７発明では、第３発明〜第６発明で使用
するコ−ティング液に増粘剤を添加してあるので、１回
の塗布でゼオライト膜を厚膜にすることができる。増粘
剤を添加してないコ−ティング液は粘度が３ｃＰ未満と
低いため、ロ−ルコ−ト法による１回の塗布で０.１μ
ｍ以上にすることが難しいが、増粘剤を添加すると、ロ
−ルコ−ト法でも１回の塗布で１μｍ前後の膜厚にする
ことができる。この増粘剤としては、ヒドロキシエチル
セルロ−ス、ヒドロキシプロピルセルロ−スなどのよう
なヒドロキシアルキルセルロ−ス、または、ラポナイ
ト、ベントナイトなどのようなイオン交換性無機物を用
いればよい。この増粘剤の添加量は溶液全体の０.１〜
１０mass％にするのが望ましい。０.１mass％未満であ
ると、増粘による厚膜塗布が困難であり、１０mass％を
超えると、溶液がゲル化する。

【００１９】コ−ティング液の金属板へのコ−ティング
は、公知方法、例えば、浸漬法、スプレ−法、ロ−ルコ
−ト法等でよいが、焼成は２００〜８００℃の温度範囲
で行う。この焼成によりアルコキシドやアルコキシシラ
ンの加水分解、重合が急激に進行して、ゼオライト皮膜
となり、これと平行して溶媒、加水分解抑制剤および増
粘剤も除去される。ここで、焼成温度が２００℃より低
いと、溶媒、アミン化合物のような加水分解抑制剤およ
び増粘剤が除去されず、逆に８００℃より高いと、ゼオ
ライト構造が失われてしまう。

【００２０】

【実施例】

実施例１アルミニウムイソプロポキシド１.０ｍｏｌ、テトラエ
トキシシラン２.５ｍｏｌおよびナトリウムメトキシド
１.０ｍｏｌ、モノイソプロパノ−ルアミン５.０ｍｏｌ
および水７.０ｍｏｌをブチルセロソルブ１５.０ｍｏｌ
に溶解した溶液に粒径７ｎｍのアナタ−ゼ型ＴｉＯ₂粉
末を１０ｇ／Ｌ添加して、撹拌により十分分散させ、コ
−ティング液とした。この液にアルカリ脱脂したＳＵＳ
４３０鋼板（厚さ０.５ｍｍ）を浸漬して、０.１ｍ／ｍ
ｉｎの速度で引き上げることによりコ−ティング液を塗
布して、４００℃で２分間加熱した。得られた膜はゼオ
ライト構造を示し、ＴｉＯ₂を膜全重量の５０.０％含有
していた。そして、膜厚は０.３μｍであった。

【００２１】実施例２実施例１において、ＴｉＯ₂粉末添加前の溶液にＮ−
（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメ
トキシシランを１.０ｍｏｌ、ヒドロキシプロピルセル
ロ−スを溶液全体の１.０ｍａｓｓ％添加した。また、
ＴｉＯ₂粉末は粒径が１０ｎｍの同種のものを同量添加
した。さらに、コ−ティング液の塗布は脱脂後にリン酸
塩処理を施したＳＵＳ３０４鋼板（厚さ０.５ｍｍ）に
スプレ−法で行い、加熱を５００℃で２分間行った。得
られた膜は同様にゼオライト構造を示し、ＴｉＯ₂含有
量は膜全重量の４０.０％であった。また、膜厚は１.５
μｍであった。

【００２２】実施例３実施例１において、ＴｉＯ₂粉末添加前の溶液にチタン
テトライソプロポキシドを３.０ｍｏｌ添加し、ブチル
セロソルブの使用量を２０.０ｍｏｌにした。また、Ｓ
ＵＳ４３０鋼板の代わりにアルカリ脱脂したＡｌめっき
鋼板（厚さ０.６ｍｍ）を使用し、浸漬後の引き上げを
０.５ｍ／ｍｉｎの速度で行い、加熱を５００℃で２分
間にした。得られた膜は同様にゼオライト構造を示し、
ＴｉＯ₂含有量は膜全重量の６０.０％であった。また、
膜厚は０.４μｍであった。

【００２３】実施例４実施例１において、ＴｉＯ₂粉末添加前の溶液にチタン
テトライソプロポキシドを３.０ｍｏｌ添加して、ブチ
ルセロソルブの使用量を２０.０ｍｏｌにした。そし
て、この溶液に３−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシランを１.０ｍｏｌおよびヒドロキシプロピルセル
ロ−スを溶液全体の１.０ｍａｓｓ％添加した。また、
ＳＵＳ４３０鋼板の代わりにアルカリ脱脂したＳＵＳ４
３０鋼帯（厚さ０.４５ｍｍ）を使用し、コ−ティング
液の塗布はロ−ルコ−ト法で連続的に行った。得られた
膜は同様にゼオライト構造を示し、ＴｉＯ₂含有量は膜
全重量の６０.０％であった。また、膜厚は２.０μｍで
あった。

【００２４】実施例５実施例２において、ＳＵＳ３０４鋼板の代わりに脱脂、
クロメ−ト処理を施したＺｎめっき鋼板で、その表面に
白色顔料添加シリカ系塗料を塗装して、２００℃で５分
間乾燥した塗膜厚２０μｍのものを用いた。塗布コ−テ
ィング液の塗布は塗装面に行い、加熱は３００℃で２分
間にした。得られた膜は同様にゼオライト構造を示し、
膜厚は２.０μｍであった。

【００２５】比較例１チタンテトライソプロポキシドのイソプロピルアルコ−
ル溶液を加水分解して、アルカリ脱脂したＳＵＳ４３０
鋼板（厚さ０.５ｍｍ）に浸漬法により塗布した後、６
００℃で２分間加熱した。得られた膜はアナタ−ゼ型Ｔ
ｉＯ₂膜であった。

【００２６】比較例２アナタ−ゼ型ＴｉＯ₂粉末の分散液をアルカリ脱脂した
ＳＵＳ４３０鋼板（厚さ０.５ｍｍ）に浸漬法により塗
布した後、７００℃で２分間加熱することにより焼結し
た。

【００２７】実施例１〜５および比較例１、２で得られ
た光触媒被覆鋼板から縦横１０ｃｍの試料を採取して、
それを匂い袋（大きさ；２５ｃｍ×３５ｃｍ）に入れ、
ヒ−トシ−ルした後、窒素ベ−スのアセトアルデヒドを
３リットル（５０ｐｐｍ）封入した。その後、この匂い
袋から１０ｃｍ離れた位置に１０Ｗのブラックライトを
配置して、紫外線を照射し、照射時間による匂い袋内の
残存アセトアルデヒド濃度変化をガス検知管により測定
した。図１に紫外線照射時間と残存アセトアルデヒド濃
度の関係を示す。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明の光触媒被覆金属
板は、分子サイズの空孔を有するゼオライトで光触媒粉
末を金属板に担持させるのであるから、光触媒粉末がゼ
オライトで被覆されていても触媒作用を発揮する。ま
た、ゼオライトは吸着性能を有するので、分解対象成分
を吸着しながら分解する。このため、分解能率に優れて
いる。さらに、金属板への光触媒粉末の担持はコ−ティ
ング液中に光触媒粉末を添加するか、または光触媒粉末
を添加する代わりにチタン化合物を添加して、加熱する
ことによりゼオライトの形成と同時に行うのであるか
ら、光触媒粉末の分散は均一になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アセトアルデヒドを含有する雰囲気中に光触媒
被覆金属板を配置して、紫外線を照射した場合の紫外線
照射時間と残存アセトアルデヒド濃度の関係を示すグラ
フである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒粉末の分散されたゼオライト膜
が表面に形成された光触媒被覆金属板。
【請求項２】ゼオライト膜の光触媒含有量が光触媒
とゼオライトの合計重量の５〜９５％である請求項１に
記載の光触媒被覆金属板。
【請求項３】光触媒粉末が分散されたゼオライト膜
と金属板との間に光触媒粉末を含有しないゼオライト膜
が設けられている光触媒被覆金属板。
【請求項４】（１）アルミニウムアルコキシド、
（２）アルコキシシラン、（３）アルカリ金属および／
またはアルカリ土類金属のアルコキシド、（４）アミン
類および（５）水を有機溶媒に溶解した溶液に光触媒粉
末を分散させることによりコ−ティング液を調製して、
このコ−ティング液を前処理の施された金属板に塗布し
た後、加熱することを特徴とする光触媒被覆金属板の製
造方法。
【請求項５】請求項４において、コ−ティング液を
溶液のアルコキシシランをテトラアルコキシシランにし
て、溶液にさらに下記一般式（Ａ）または（Ｂ）で示さ
れるオルガノアルコキシシランを添加したものにするこ
とを特徴とする光触媒被覆金属板の製造方法。【化学式１】Ｘ：ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリロキシ
基、メルカプト基、Ｒ：アルキル基
【請求項６】請求項４において、コ−ティング液
を、溶液に光触媒粉末を分散させる代わりに有機チタン
化合物を分散させたものにすることを特徴とする光触媒
被覆金属板の製造方法。
【請求項７】請求項５において、コ−ティング液
を、溶液に光触媒粉末を分散させる代わりに有機チタン
化合物を分散させたものにすることを特徴とする光触媒
被覆金属板の製造方法。
【請求項８】請求項４〜７のいずれかにおいて、コ
−ティング液を増粘剤を添加したものにすることを特徴
とする光触媒被覆金属板の製造方法。
【請求項９】前処理された金属板が脱脂後化成処理
を施されたものであることを特徴とする請求項４〜８の
いずれかに記載の光触媒被覆金属板の製造方法。
【請求項１０】加熱を２００〜８００℃で行うこと
を特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の光触媒被
覆金属板の製造方法。