JPH11169726A - 光触媒作用を有する機能材及び複合機能材とそれらの製造方法 - Google Patents
光触媒作用を有する機能材及び複合機能材とそれらの製造方法Info
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- JPH11169726A JPH11169726A JP10240010A JP24001098A JPH11169726A JP H11169726 A JPH11169726 A JP H11169726A JP 10240010 A JP10240010 A JP 10240010A JP 24001098 A JP24001098 A JP 24001098A JP H11169726 A JPH11169726 A JP H11169726A
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光触媒活性点またはその近傍に貴金属等を担
持せしめて光触媒活性の向上を図る。 【解決手段】 光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活性を
助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合し、こ
の混合が終了した後に、若しくは混合と同時に、混合溶
液に紫外線を照射することで、光触媒粒子の光活性点上
に電子を生じさせ、この電子によって光活性点若しくは
その近傍に添加した金属またはその化合物を還元析出せ
しめる。
持せしめて光触媒活性の向上を図る。 【解決手段】 光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活性を
助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合し、こ
の混合が終了した後に、若しくは混合と同時に、混合溶
液に紫外線を照射することで、光触媒粒子の光活性点上
に電子を生じさせ、この電子によって光活性点若しくは
その近傍に添加した金属またはその化合物を還元析出せ
しめる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光触媒作用を有する
機能材とその製造方法、またこの機能材を表面に形成し
た複合機能材とその製造方法に関する。
機能材とその製造方法、またこの機能材を表面に形成し
た複合機能材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴiＯ2などの光触媒に紫外線を照射する
と、電子と正孔を生じ、これらが関与する反応が起こる
ことが従来から知られている。更に、最近では光触媒粒
子に遷移金属や貴金属の微粒子を担持させることで光触
媒活性が向上することが分かっている。
と、電子と正孔を生じ、これらが関与する反応が起こる
ことが従来から知られている。更に、最近では光触媒粒
子に遷移金属や貴金属の微粒子を担持させることで光触
媒活性が向上することが分かっている。
【０００３】そして、貴金属の微粒子等を光触媒粒子に
担持させる方法として、以下の公報に開示される方法が
知られている。即ち、特開平８−２４３３９０号公報に
は、水熱合成法で調製したチタニアに、貴金属を焼成に
よって担持させる方法が開示されている。また、特開平
８−２８３０２２号公報には、Ｐt等の金属を含むＴi原
料を加熱溶融せしめ、蒸発した原料を酸素と反応させる
ことで、アナターゼ型ＴiＯ2及びルチル型ＴiＯ2の微粒
子表面にＰt等の金属超微粒子が突出した複合微粒子を
製造することが開示されている。また、特開平８−２８
３０２３号公報にはＰt等の金属を含むＴi原料を水素ガ
スを含む不活性ガス雰囲気で加熱溶融せしめ、ＴiとＰt
等の金属からなる超微粒子を生成し、更にこの超微粒子
を大気中で熱処理することでＰt等の金属またはその酸
化物が均一に分散した複合微粒子を製造することが開示
されている。また、特開平９−１３２４３２号公報には
有機溶剤中にチタン化合物と銅化合物を溶解させ、この
溶液を焼成することでアモルファス構造のコーティング
膜を形成する方法が開示されている。
担持させる方法として、以下の公報に開示される方法が
知られている。即ち、特開平８−２４３３９０号公報に
は、水熱合成法で調製したチタニアに、貴金属を焼成に
よって担持させる方法が開示されている。また、特開平
８−２８３０２２号公報には、Ｐt等の金属を含むＴi原
料を加熱溶融せしめ、蒸発した原料を酸素と反応させる
ことで、アナターゼ型ＴiＯ2及びルチル型ＴiＯ2の微粒
子表面にＰt等の金属超微粒子が突出した複合微粒子を
製造することが開示されている。また、特開平８−２８
３０２３号公報にはＰt等の金属を含むＴi原料を水素ガ
スを含む不活性ガス雰囲気で加熱溶融せしめ、ＴiとＰt
等の金属からなる超微粒子を生成し、更にこの超微粒子
を大気中で熱処理することでＰt等の金属またはその酸
化物が均一に分散した複合微粒子を製造することが開示
されている。また、特開平９−１３２４３２号公報には
有機溶剤中にチタン化合物と銅化合物を溶解させ、この
溶液を焼成することでアモルファス構造のコーティング
膜を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光触媒の作用は、紫外
線などが照射されることで、価電子帯にあった電子（ｅ
-）が伝導帯に励起され、価電子帯には正孔（ｈ+）が生
じ、これら電子（ｅ-）及び正孔（ｈ+）が酸化還元反応
等を促進すると考えられる。そして、貴金属の微粒子を
担持することで、発生した電子と正孔の分離が促進さ
れ、光触媒活性が向上する。
線などが照射されることで、価電子帯にあった電子（ｅ
-）が伝導帯に励起され、価電子帯には正孔（ｈ+）が生
じ、これら電子（ｅ-）及び正孔（ｈ+）が酸化還元反応
等を促進すると考えられる。そして、貴金属の微粒子を
担持することで、発生した電子と正孔の分離が促進さ
れ、光触媒活性が向上する。
【０００５】一方、光触媒粒子には活性点が存在し、こ
の活性点に貴金属等の微粒子が担持されることで、光触
媒活性の向上が図れ、活性点以外の箇所に微粒子が担持
されると却って光触媒活性を阻害する。しかしながら、
従来方法にあっては、いずれも活性点のみを選定して貴
金属等の微粒子を担持させることができない。
の活性点に貴金属等の微粒子が担持されることで、光触
媒活性の向上が図れ、活性点以外の箇所に微粒子が担持
されると却って光触媒活性を阻害する。しかしながら、
従来方法にあっては、いずれも活性点のみを選定して貴
金属等の微粒子を担持させることができない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る光触媒作用を有する機能材は、請求項１にあ
っては、光触媒の表面に光触媒活性を助長する金属また
は金属化合物が担持された光触媒作用を有する機能材で
あって、前記金属または金属化合物は光触媒活性点また
はその近傍に担持された構成とした。このような構成と
することで、光触媒活性の向上を図ることができる。
尚、光触媒の形状としては、粒子状に限らず、板状、多
孔体等任意である。
発明に係る光触媒作用を有する機能材は、請求項１にあ
っては、光触媒の表面に光触媒活性を助長する金属また
は金属化合物が担持された光触媒作用を有する機能材で
あって、前記金属または金属化合物は光触媒活性点また
はその近傍に担持された構成とした。このような構成と
することで、光触媒活性の向上を図ることができる。
尚、光触媒の形状としては、粒子状に限らず、板状、多
孔体等任意である。
【０００７】また、光触媒活性を助長する金属または金
属化合物の全表面に対する占有面積が大きすぎると、光
触媒活性点の光吸収効率が低下し光触媒活性が低下す
る。したがって、表面被覆率は５％以下、好ましくは
０．２５％以上１％以下とすることが好ましい。
属化合物の全表面に対する占有面積が大きすぎると、光
触媒活性点の光吸収効率が低下し光触媒活性が低下す
る。したがって、表面被覆率は５％以下、好ましくは
０．２５％以上１％以下とすることが好ましい。
【０００８】また、前記光触媒としては例えば、Ｔi
Ｏ2、ＳrＴiＯ3、ＺnＯ、ＳiＣ、ＧaＰ、ＣdＳ、ＣdＳ
e、ＭoＳ3のうちの少なくとも１種が挙げられ、前記金
属または金属化合物としては例えば、Ｃu、Ａg、Ｎi、
Ｚn、Ｃo、Ｆe、Ｐt、Ｐdまたはこれらの化合物のうち
の少なくとも１種が挙げられる。
Ｏ2、ＳrＴiＯ3、ＺnＯ、ＳiＣ、ＧaＰ、ＣdＳ、ＣdＳ
e、ＭoＳ3のうちの少なくとも１種が挙げられ、前記金
属または金属化合物としては例えば、Ｃu、Ａg、Ｎi、
Ｚn、Ｃo、Ｆe、Ｐt、Ｐdまたはこれらの化合物のうち
の少なくとも１種が挙げられる。
【０００９】更に、光触媒作用を有する機能材として
は、水酸基を化学吸着する性質を持つ化合物を添加して
もよい。このようにすることで、親水性を長期にわたり
発揮することが可能になる。このための添加成分として
は、光触媒が有する湿潤熱と同等以上の湿潤熱を有する
化合物、例えば、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3、ＧeＯ2、ＴhＯ2、
ＺnＯ等が好ましい。
は、水酸基を化学吸着する性質を持つ化合物を添加して
もよい。このようにすることで、親水性を長期にわたり
発揮することが可能になる。このための添加成分として
は、光触媒が有する湿潤熱と同等以上の湿潤熱を有する
化合物、例えば、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3、ＧeＯ2、ＴhＯ2、
ＺnＯ等が好ましい。
【００１０】また、本発明に係る光触媒作用を有する機
能材の製造方法は、光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活
性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合
し、この混合が終了した後に、混合溶液に紫外線を照射
することで、光触媒粒子の光活性点上に電子を生じさ
せ、この電子によって光活性点若しくはその近傍に添加
した金属またはその化合物を還元析出せしめる。金属塩
としては、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等の形態が考えられ
る。
能材の製造方法は、光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活
性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合
し、この混合が終了した後に、混合溶液に紫外線を照射
することで、光触媒粒子の光活性点上に電子を生じさ
せ、この電子によって光活性点若しくはその近傍に添加
した金属またはその化合物を還元析出せしめる。金属塩
としては、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等の形態が考えられ
る。
【００１１】また、本発明に係る光触媒作用を有する機
能材の別の製造方法は、光触媒粒子の懸濁溶液中に光触
媒活性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混
合しつつ紫外線を照射することで、光触媒粒子の光活性
点上に電子を生じさせ、この電子によって光活性点若し
くはその近傍に添加した金属またはその化合物を還元析
出せしめる。
能材の別の製造方法は、光触媒粒子の懸濁溶液中に光触
媒活性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混
合しつつ紫外線を照射することで、光触媒粒子の光活性
点上に電子を生じさせ、この電子によって光活性点若し
くはその近傍に添加した金属またはその化合物を還元析
出せしめる。
【００１２】このように、光還元法を利用することで、
光活性点若しくはその近傍のみに、貴金属等の微粒子を
析出せしめることができる。
光活性点若しくはその近傍のみに、貴金属等の微粒子を
析出せしめることができる。
【００１３】また、混合溶液に対する紫外線の照射エネ
ルギ（照射時間×光源強度）としてはを、０．３Ｊ／ｃ
ｍ2以上６０Ｊ／ｃｍ2以下とするのが好ましい。この範
囲を外れると、活性が低下する。
ルギ（照射時間×光源強度）としてはを、０．３Ｊ／ｃ
ｍ2以上６０Ｊ／ｃｍ2以下とするのが好ましい。この範
囲を外れると、活性が低下する。
【００１４】また、本発明に係る光触媒作用を有する複
合機能材は、前記した機能材を、基材表面に設けた。機
能材を基材表面に固定する手段としては、例えば無機化
合物または有機化合物からなるバインダを用いる。バイ
ンダの使用態様としては、バインダを機能材と基材表面
の間に介在せしめる他にバインダ中に機能材を混合分散
してもよい。また基材としては、例えば、陶磁器製品や
ガラスが挙げられる。
合機能材は、前記した機能材を、基材表面に設けた。機
能材を基材表面に固定する手段としては、例えば無機化
合物または有機化合物からなるバインダを用いる。バイ
ンダの使用態様としては、バインダを機能材と基材表面
の間に介在せしめる他にバインダ中に機能材を混合分散
してもよい。また基材としては、例えば、陶磁器製品や
ガラスが挙げられる。
【００１５】更に、本発明に係る光触媒作用を有する複
合機能材の製造方法は、先ず、前記した方法で機能材を
製造し、この機能材を基材の表面に塗布した後、５００
℃以上９００℃以下で加熱する。また、機能材を基材の
表面に塗布する前に、基材表面にバインダを塗布してお
き、このバインダの表面に機能材を塗布するようにして
もよい。更に、バインダ中に機能材を混合分散し、この
バインダを基材表面に塗布する場合には、バインダを基
材表面に塗布した後、７０〜１５０℃で加熱する。
合機能材の製造方法は、先ず、前記した方法で機能材を
製造し、この機能材を基材の表面に塗布した後、５００
℃以上９００℃以下で加熱する。また、機能材を基材の
表面に塗布する前に、基材表面にバインダを塗布してお
き、このバインダの表面に機能材を塗布するようにして
もよい。更に、バインダ中に機能材を混合分散し、この
バインダを基材表面に塗布する場合には、バインダを基
材表面に塗布した後、７０〜１５０℃で加熱する。
【００１６】
【発明の実施の形態】（実施例１）石原産業製の酸化チ
タンゾル（ＳＴＳ−１１：ＴiＯ2濃度１５％）に、塩化
亜鉛、塩化鉄（〓）、塩化ニッケル、塩化銅、酢酸銅の
０．５ｗｔ％水溶液を適量添加した。このとき、添加し
た金属の量は、添加した金属全てが析出したと仮定し
て、担持金属の酸化チタン粒子被覆率が約０．５％にな
るようにした。この後、上記の水溶液を水道水で希釈
し、ＴiＯ2濃度が０．７５％になるように調整し、紫外
線を４０Ｊ／ｃｍ2だけ照射し、金属をＴiＯ2表面に担
持させた。そして、金属をＴiＯ2表面に担持した溶液
を、釉薬が付与された焼成済タイル表面または無釉の焼
成済タイル表面に長石や炭酸カリウム等からなるフリッ
トをコーティングしたものの上に２．２×１０-3ｇ／ｃ
ｍ3だけ塗布し、８８０℃で焼き付けた。得られた試料
の光触媒活性を、硝酸銀の呈色量と油分解性能により評
価した。また、比較例として、金属を添加しないＴiＯ2
単層の焼き付け膜と、金属を単に混合しただけ（光還元
法による析出なし）の酸化チタンゾルの焼き付け膜を作
製し、同様の評価をした。結果を以下の（表１）に示
す。
タンゾル（ＳＴＳ−１１：ＴiＯ2濃度１５％）に、塩化
亜鉛、塩化鉄（〓）、塩化ニッケル、塩化銅、酢酸銅の
０．５ｗｔ％水溶液を適量添加した。このとき、添加し
た金属の量は、添加した金属全てが析出したと仮定し
て、担持金属の酸化チタン粒子被覆率が約０．５％にな
るようにした。この後、上記の水溶液を水道水で希釈
し、ＴiＯ2濃度が０．７５％になるように調整し、紫外
線を４０Ｊ／ｃｍ2だけ照射し、金属をＴiＯ2表面に担
持させた。そして、金属をＴiＯ2表面に担持した溶液
を、釉薬が付与された焼成済タイル表面または無釉の焼
成済タイル表面に長石や炭酸カリウム等からなるフリッ
トをコーティングしたものの上に２．２×１０-3ｇ／ｃ
ｍ3だけ塗布し、８８０℃で焼き付けた。得られた試料
の光触媒活性を、硝酸銀の呈色量と油分解性能により評
価した。また、比較例として、金属を添加しないＴiＯ2
単層の焼き付け膜と、金属を単に混合しただけ（光還元
法による析出なし）の酸化チタンゾルの焼き付け膜を作
製し、同様の評価をした。結果を以下の（表１）に示
す。
【００１７】
【表１】
【００１８】（表１）より、本発明方法によって得られ
た膜は、何れの金属を添加した場合であっても、ＴiＯ2
単層はもとより、Ｃu単純混合系の被膜より光触媒活性
が高いことが分る。
た膜は、何れの金属を添加した場合であっても、ＴiＯ2
単層はもとより、Ｃu単純混合系の被膜より光触媒活性
が高いことが分る。
【００１９】（実施例２）光触媒活性に及ぼす担持金属
量の効果を以下の実験で調べた。先ず、（実施例１）と
同様な方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩と
してＣuを担持せしめた。ただし、Ｃuの担持量は光触媒
表面の被覆率で０〜２０％の範囲で変化させた。得られ
た試料の光触媒活性を、硝酸銀の呈色値と油分解性能に
より評価した。また、比較例として、添加金属量を一定
とした単純混合型酸化チタン焼き付け膜を作製し、同様
の評価を行った。結果を図１及び図２に示す。
量の効果を以下の実験で調べた。先ず、（実施例１）と
同様な方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩と
してＣuを担持せしめた。ただし、Ｃuの担持量は光触媒
表面の被覆率で０〜２０％の範囲で変化させた。得られ
た試料の光触媒活性を、硝酸銀の呈色値と油分解性能に
より評価した。また、比較例として、添加金属量を一定
とした単純混合型酸化チタン焼き付け膜を作製し、同様
の評価を行った。結果を図１及び図２に示す。
【００２０】図１及び図２から、被覆率が１０％となる
ような過剰にＣuを添加した場合には、硝酸銀の呈色値
と油分解性能が大幅に低下し、特に被覆率が０．２５〜
１％の範囲で硝酸銀の呈色値と油分解性能が良好で、こ
の範囲を超えると、急激に硝酸銀の呈色値と油分解性能
が劣化することが分る。
ような過剰にＣuを添加した場合には、硝酸銀の呈色値
と油分解性能が大幅に低下し、特に被覆率が０．２５〜
１％の範囲で硝酸銀の呈色値と油分解性能が良好で、こ
の範囲を超えると、急激に硝酸銀の呈色値と油分解性能
が劣化することが分る。
【００２１】（実施例３）光触媒活性に及ぼす金属担持
工程の紫外線の照射エネルギ量（照射時間×光源強度）
の影響について実験した。先ず、（実施例１）と同様な
方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩としてＣ
uを担持せしめた。ただし、金属担持のエネルギ量を０
〜１２０Ｊ／ｃｍ2で変化させた。結果を図３に示す。
工程の紫外線の照射エネルギ量（照射時間×光源強度）
の影響について実験した。先ず、（実施例１）と同様な
方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩としてＣ
uを担持せしめた。ただし、金属担持のエネルギ量を０
〜１２０Ｊ／ｃｍ2で変化させた。結果を図３に示す。
【００２２】図３から、照射エネルギが８０Ｊ／ｃｍ2
となると却って光触媒活性が低下することが分る。そし
て、紫外線の照射エネルギ量としては、０．３Ｊ／ｃｍ
2〜６０Ｊ／ｃｍ2が適当であることも分る。
となると却って光触媒活性が低下することが分る。そし
て、紫外線の照射エネルギ量としては、０．３Ｊ／ｃｍ
2〜６０Ｊ／ｃｍ2が適当であることも分る。
【００２３】（実施例４）金属を担持した光触媒粒子で
基材表面に光触媒活性を付与する実験を行った。先ず、
石原産業製の酸化チタンゾル（ＳＴＳ−１１：ＴiＯ2濃
度１５％）に、酢酸銅水溶液（０．５ｗｔ％）を添加し
た。尚、添加した金属の量は、添加した金属全てが析出
したと仮定して、担持金属の酸化チタン粒子被覆率が約
０．５％になるように調整した。この後、水道水で更に
希釈してＴiＯ2濃度が０．７５％になるようにし、攪拌
しながら紫外線を４０Ｊ／ｃｍ2だけ照射し、ＴiＯ2粒
子表面にＣuを担持させた。これを７ｍｍのガラスビー
ズにディッピング法で塗布し、６５０℃で焼き付けて光
触媒ビーズを作製した。上記の光触媒ビーズ（直径７ｍ
ｍ）８０ｇを、図４に示すように容器内に入れ、赤色染
料（エオシンＹ：２ｐｐｍ、２００ｍｌ）の分解を行っ
た。比較例として、金属を担持しないＴiＯ2単層コーテ
ィングと金属の単純混合型のコーティングを施したガラ
スビーズについても同様の試験を行った。結果を以下の
（表２）に示す。尚、（表２）における分解率は染料の
色落ち具合を示す。
基材表面に光触媒活性を付与する実験を行った。先ず、
石原産業製の酸化チタンゾル（ＳＴＳ−１１：ＴiＯ2濃
度１５％）に、酢酸銅水溶液（０．５ｗｔ％）を添加し
た。尚、添加した金属の量は、添加した金属全てが析出
したと仮定して、担持金属の酸化チタン粒子被覆率が約
０．５％になるように調整した。この後、水道水で更に
希釈してＴiＯ2濃度が０．７５％になるようにし、攪拌
しながら紫外線を４０Ｊ／ｃｍ2だけ照射し、ＴiＯ2粒
子表面にＣuを担持させた。これを７ｍｍのガラスビー
ズにディッピング法で塗布し、６５０℃で焼き付けて光
触媒ビーズを作製した。上記の光触媒ビーズ（直径７ｍ
ｍ）８０ｇを、図４に示すように容器内に入れ、赤色染
料（エオシンＹ：２ｐｐｍ、２００ｍｌ）の分解を行っ
た。比較例として、金属を担持しないＴiＯ2単層コーテ
ィングと金属の単純混合型のコーティングを施したガラ
スビーズについても同様の試験を行った。結果を以下の
（表２）に示す。尚、（表２）における分解率は染料の
色落ち具合を示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】（表２）から、光還元法にてＣuを析出し
て担持せしめたＴiＯ2コーティングは赤色染料の分解に
おいて高い活性を示す。
て担持せしめたＴiＯ2コーティングは赤色染料の分解に
おいて高い活性を示す。
【００２６】（実施例５）先ず、（実施例１）と同様な
方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩としてＣ
uを担持せしめ、これにシリコーン樹脂（信越化学ＫＰ
８５８）を混合した。そして、酸化チタンとシリコー樹
脂の固形分比を７：３とした後、エタノールにて総重量
を３倍希釈してコーティング液とした。一方、基材はタ
イルを用い、スピンコーティング法（基板にコーティン
グ液を滴下した後基板を回転させ、遠心力にて拡散させ
て均一な被膜を形成する方法）によりコーティング液を
塗布した後、１５０℃で３０分程バインダを熱硬化させ
た。 得られた試料体の光触媒活性を抗菌性に評価し
た。比較例については、Ｃu単純混合型の酸化チタンゾ
ル及び酸化チタン単味ゾルを用い、上記したシリコーン
樹脂バインダを用いて作製した。結果を以下の（表３）
に示す。
方法で、酸化チタン粒子表面に酢酸銅を出発塩としてＣ
uを担持せしめ、これにシリコーン樹脂（信越化学ＫＰ
８５８）を混合した。そして、酸化チタンとシリコー樹
脂の固形分比を７：３とした後、エタノールにて総重量
を３倍希釈してコーティング液とした。一方、基材はタ
イルを用い、スピンコーティング法（基板にコーティン
グ液を滴下した後基板を回転させ、遠心力にて拡散させ
て均一な被膜を形成する方法）によりコーティング液を
塗布した後、１５０℃で３０分程バインダを熱硬化させ
た。 得られた試料体の光触媒活性を抗菌性に評価し
た。比較例については、Ｃu単純混合型の酸化チタンゾ
ル及び酸化チタン単味ゾルを用い、上記したシリコーン
樹脂バインダを用いて作製した。結果を以下の（表３）
に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】（表３）からシリコーン樹脂に本発明に係
る機能材を混合した場合でも、光触媒活性が向上するこ
とが分る。
る機能材を混合した場合でも、光触媒活性が向上するこ
とが分る。
【００２９】（実施例６）実施例５と同様な方法で、Ｃ
uを担持した酸化チタン粒子とバインダとしてのシリコ
ーン樹脂を含むコーティング液を調製した。一方基材
は、予めシリコーン樹脂でコーティングしたアクリル板
を用い、スピンコーティングにより、コーティング液を
塗布した後、８０℃で３０分程バインダを熱硬化させ
た。得られた試験体の光触媒活性を抗菌性により評価し
た。比較例については、Ｃu単純混合型の酸化チタンゾ
ル及び酸化チタン単味ゾルを用い、上記したシリコーン
樹脂バインダを用いて作製した。結果を以下の（表４）
に示す。
uを担持した酸化チタン粒子とバインダとしてのシリコ
ーン樹脂を含むコーティング液を調製した。一方基材
は、予めシリコーン樹脂でコーティングしたアクリル板
を用い、スピンコーティングにより、コーティング液を
塗布した後、８０℃で３０分程バインダを熱硬化させ
た。得られた試験体の光触媒活性を抗菌性により評価し
た。比較例については、Ｃu単純混合型の酸化チタンゾ
ル及び酸化チタン単味ゾルを用い、上記したシリコーン
樹脂バインダを用いて作製した。結果を以下の（表４）
に示す。
【００３０】
【表４】
【００３１】（表４）からも、（実施例５）と同様に、
シリコーン樹脂に本発明に係る機能材を混合した場合で
も、光触媒活性が向上することが分る。
シリコーン樹脂に本発明に係る機能材を混合した場合で
も、光触媒活性が向上することが分る。
【００３２】（実施例７）変色率について実験を行っ
た。ここで、変色率＝変色色差／飽和変色色差である。
先ず、酸化チタン濃度が０．７５％のゾルに酢酸銅を添
加しながら紫外線を照射した。添加する銅量、紫外線照
射が増えると、変色色差は増大したが、酢酸銅／酸化チ
タン＝１５％、紫外線照射時間４８時間で変色は頭打ち
（飽和）となった。この時の変色色差を飽和変色色差と
する。次に、酸化チタン濃度が０．７５％のゾルに銅の
酸化チタン被覆率が０．５％になるように酢酸銅を添加
して紫外線（０．８ｍＷ／ｃｍ2）を照射し、経時的に
変色色差を求めた。そして、変色率を算出した結果を図
５に示す。また、酸化チタン濃度が０．７５％のゾル
に、金属被覆率が０．１〜７．５％になるように酢酸銅
を添加し、紫外線（０．８ｍＷ／ｃｍ2）を１８時間照
射し、変色率と金属被覆率との関係を試験した。結果を
以下の（表５）に示す。
た。ここで、変色率＝変色色差／飽和変色色差である。
先ず、酸化チタン濃度が０．７５％のゾルに酢酸銅を添
加しながら紫外線を照射した。添加する銅量、紫外線照
射が増えると、変色色差は増大したが、酢酸銅／酸化チ
タン＝１５％、紫外線照射時間４８時間で変色は頭打ち
（飽和）となった。この時の変色色差を飽和変色色差と
する。次に、酸化チタン濃度が０．７５％のゾルに銅の
酸化チタン被覆率が０．５％になるように酢酸銅を添加
して紫外線（０．８ｍＷ／ｃｍ2）を照射し、経時的に
変色色差を求めた。そして、変色率を算出した結果を図
５に示す。また、酸化チタン濃度が０．７５％のゾル
に、金属被覆率が０．１〜７．５％になるように酢酸銅
を添加し、紫外線（０．８ｍＷ／ｃｍ2）を１８時間照
射し、変色率と金属被覆率との関係を試験した。結果を
以下の（表５）に示す。
【００３３】
【表５】
【００３４】先ず、図５から照射時間が２０時間を超え
ると、変色率はそれ以上大きくならないので、２０時間
以上紫外線を照射しても、無駄であることが分り、また
（表５）から、金属被覆率が７．５％で変色率は１００
％に達してしまうので、これ以上金属被覆率を増やして
も無駄であり、金属被覆率は５％以下で十分といえる。
ると、変色率はそれ以上大きくならないので、２０時間
以上紫外線を照射しても、無駄であることが分り、また
（表５）から、金属被覆率が７．５％で変色率は１００
％に達してしまうので、これ以上金属被覆率を増やして
も無駄であり、金属被覆率は５％以下で十分といえる。
【００３５】（実施例８）先ず、（実施例１）と同様な
方法で、二酸化チタン表面に銀、銅を担持した粒子懸濁
液を作製した。出発塩としては硝酸銀、酢酸銅を用い
た。この粒子懸濁液に水酸基を吸着する性質のある添加
成分として、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3を添加した。ＳiＯ2、Ａl
2Ｏ3は各々、日産化学社製シリカゾルスノーテックス、
日産化学社製アルミナゾル５２０を用いた。懸濁液中の
酸化チタンに対する金属の被覆率及びＳiＯ2、Ａl2Ｏ3
の配合比を以下の（表６）に示すように調整し、タイル
上に２．２×１０-3ｇ／ｃｍ2だけ塗布し、８００℃で
焼き付けてサンプルをえた。このサンプルの酸化分解力
を抗菌性指標と油分解率により、また親水性を接触角に
て（表６）に合せて示す。
方法で、二酸化チタン表面に銀、銅を担持した粒子懸濁
液を作製した。出発塩としては硝酸銀、酢酸銅を用い
た。この粒子懸濁液に水酸基を吸着する性質のある添加
成分として、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3を添加した。ＳiＯ2、Ａl
2Ｏ3は各々、日産化学社製シリカゾルスノーテックス、
日産化学社製アルミナゾル５２０を用いた。懸濁液中の
酸化チタンに対する金属の被覆率及びＳiＯ2、Ａl2Ｏ3
の配合比を以下の（表６）に示すように調整し、タイル
上に２．２×１０-3ｇ／ｃｍ2だけ塗布し、８００℃で
焼き付けてサンプルをえた。このサンプルの酸化分解力
を抗菌性指標と油分解率により、また親水性を接触角に
て（表６）に合せて示す。
【００３６】
【表６】
【００３７】（表６）より、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3を添加し
た金属前担持コーティングは酸化チタン単層と比較し、
酸化分解力のみでなく親水性も向上することが分る。ま
た、銀、銅を複合化した前担持系では、酸化分解力の向
上が各成分のみを担持した時の単純な和ではなく、それ
以上の向上を示している。
た金属前担持コーティングは酸化チタン単層と比較し、
酸化分解力のみでなく親水性も向上することが分る。ま
た、銀、銅を複合化した前担持系では、酸化分解力の向
上が各成分のみを担持した時の単純な和ではなく、それ
以上の向上を示している。
【００３８】ＳiＯ2やＡl2Ｏ3は光触媒である酸化チタ
ンと同程度の湿潤熱を有する化合物である。湿潤熱は表
面にＯＨ基が存在している物質ではその表面のＯＨ基を
保持する特性を示す指標として捉えることができる。し
たがって、これらを添加することによって、酸化チタン
が生成したＯＨ基をより効果的且つ高密度で化学吸着し
て保持でき、超親水性を長期にわたり付与できる。酸化
チタンの湿潤性はアナターゼ型の場合は３２０〜５１２
×１０-3Ｊ／ｍ2、ルチル型の場合は２９３〜６４５×
１０-3Ｊ／ｍ2であることから、５００×１０-3Ｊ／ｍ2
程度の湿潤熱を有する化合物であることが好ましい。こ
の条件を満たす化合物として、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3、ＧeＯ
2、ＴhＯ2、ＺnＯ等が挙げられる。
ンと同程度の湿潤熱を有する化合物である。湿潤熱は表
面にＯＨ基が存在している物質ではその表面のＯＨ基を
保持する特性を示す指標として捉えることができる。し
たがって、これらを添加することによって、酸化チタン
が生成したＯＨ基をより効果的且つ高密度で化学吸着し
て保持でき、超親水性を長期にわたり付与できる。酸化
チタンの湿潤性はアナターゼ型の場合は３２０〜５１２
×１０-3Ｊ／ｍ2、ルチル型の場合は２９３〜６４５×
１０-3Ｊ／ｍ2であることから、５００×１０-3Ｊ／ｍ2
程度の湿潤熱を有する化合物であることが好ましい。こ
の条件を満たす化合物として、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3、ＧeＯ
2、ＴhＯ2、ＺnＯ等が挙げられる。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明に係る光触媒
作用を有する機能材によれば、光触媒活性を助長する金
属または金属化合物の微粒子が、光触媒活性点またはそ
の近傍に担持されているので、光触媒活性の向上を図る
ことができる。
作用を有する機能材によれば、光触媒活性を助長する金
属または金属化合物の微粒子が、光触媒活性点またはそ
の近傍に担持されているので、光触媒活性の向上を図る
ことができる。
【００４０】また、本発明に係る光触媒作用を有する機
能材の製造方法によれば、光触媒粒子の懸濁溶液中に光
触媒活性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して
混合し、この混合が終了した後に、若しくは混合しつ
つ、混合溶液に紫外線を照射するようにしたので、光活
性点若しくはその近傍に添加した金属またはその化合物
を還元析出せしめることができる。
能材の製造方法によれば、光触媒粒子の懸濁溶液中に光
触媒活性を助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して
混合し、この混合が終了した後に、若しくは混合しつ
つ、混合溶液に紫外線を照射するようにしたので、光活
性点若しくはその近傍に添加した金属またはその化合物
を還元析出せしめることができる。
【００４１】更に、本発明に係る光触媒作用を有する複
合機能材の製造方法によれば、前記の機能材を基材の表
面に塗布した後、５００℃以上９００℃以下で加熱する
だけで、複合機能材を得ることができる。
合機能材の製造方法によれば、前記の機能材を基材の表
面に塗布した後、５００℃以上９００℃以下で加熱する
だけで、複合機能材を得ることができる。
【図１】Ｃuの被覆率と硝酸銀呈色値との関係を示すグ
ラフ
ラフ
【図２】Ｃuの被覆率と油分解率との関係を示すグラフ
【図３】紫外線照射エネルギと硝酸銀呈色値との関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図４】赤色染料（エオシンＹ）の分解実験装置の概略
を示す図
を示す図
【図５】紫外線の照射時間と変色率との関係を示すグラ
フ
フ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/12 Ｂ０１Ｊ 23/12 Ｍ 23/14 23/14 Ｍ 23/38 23/38 Ｍ 23/70 23/70 Ｍ 27/04 27/04 Ｍ 27/053 27/053 Ｍ 27/14 27/14 Ｍ Ｃ０４Ｂ 41/86 Ｃ０４Ｂ 41/86 Ａ
Claims (18)
- 【請求項１】 光触媒の表面に光触媒活性を助長する金
属または金属化合物が担持された光触媒作用を有する機
能材であって、前記金属または金属化合物は光触媒活性
点またはその近傍に担持されていることを特徴とする光
触媒作用を有する機能材。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光触媒作用を有する機
能材において、前記光触媒の表面に担持される光触媒活
性を助長する金属または金属化合物が光触媒表面を被覆
する表面被覆率は５％以下であることを特徴とする光触
媒作用を有する機能材。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光触媒
作用を有する機能材において、前記光触媒は、ＴiＯ2、
ＳrＴiＯ3、ＺnＯ、ＳiＣ、ＧaＰ、ＣdＳ、ＣdＳe、Ｍo
Ｓ3のうちの少なくとも１種であり、前記光触媒活性を
助長する金属または金属化合物は、Ｃu、Ａg、Ｎi、Ｚ
n、Ｃo、Ｆe、Ｐt、Ｐdまたはこれらの化合物のうちの
少なくとも１種であることを特徴とする光触媒作用を有
する機能材。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の光触媒作用を有する機能材であって、更に水酸基を化
学吸着する性質を持つ化合物を添加することにより、水
酸基を光触媒及び添加物表面に化学吸着させて、その保
持した水酸基にて親水性を長期にわたり発揮することを
特徴とする光触媒作用を有する機能材。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光触媒作用を有する機
能材であって、前記添加成分が前記光触媒が有する湿潤
熱と同等以上の湿潤熱を有する化合物であることを特徴
とする光触媒作用を有する機能材。 - 【請求項６】 請求項４に記載の光触媒作用を有する機
能材であって、前記添加成分が、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3、Ｇe
Ｏ2、ＴhＯ2、ＺnＯから選ばれた少なくとも１つの金属
化合物であることを特徴とする光触媒作用を有する機能
材。 - 【請求項７】 光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活性を
助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合し、こ
の混合が終了した後に、混合溶液に紫外線を照射するこ
とで、光触媒粒子の光活性点上に電子を生じさせ、この
電子によって光活性点若しくはその近傍に添加した金属
またはその化合物を還元析出せしめるようにしたことを
特徴とする光触媒作用を有する機能材の製造方法。 - 【請求項８】 光触媒粒子の懸濁溶液中に光触媒活性を
助長する金属を金属塩溶液の形態で添加して混合しつつ
紫外線を照射することで、光触媒粒子の光活性点上に電
子を生じさせ、この電子によって光活性点若しくはその
近傍に添加した金属またはその化合物を還元析出せしめ
るようにしたことを特徴とする光触媒作用を有する機能
材の製造方法。 - 【請求項９】 請求項７または請求項８に記載の光触媒
作用を有する機能材の製造方法において、前記混合溶液
に対する紫外線の照射エネルギ（照射時間×光源強度）
を、０．３Ｊ／ｃｍ2以上６０Ｊ／ｃｍ2以下とすること
を特徴とする光触媒作用を有する機能材の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１乃至請求項６に記載の機能材
を、基材表面に設けたことを特徴とする光触媒作用を有
する複合機能材。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の光触媒作用を有す
る複合機能材において、前記機能材がバインダを介して
基材表面に設けられていることを特徴とする光触媒作用
を有する複合機能材。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の光触媒作用を有す
る複合機能材において、前記機能材がバインダ中に混合
分散されていることを特徴とする光触媒作用を有する複
合機能材。 - 【請求項１３】 請求項１１に記載の光触媒作用を有す
る複合機能材において、前記バインダは無機化合物また
は有機化合物であることを特徴とする光触媒作用を有す
る複合機能材。 - 【請求項１４】 請求項１０乃至請求項１３に記載の光
触媒作用を有する複合機能材において、前記基材が陶磁
器製品であることを特徴とする光触媒作用を有する複合
機能材。 - 【請求項１５】 請求項１０乃至請求項１３に記載の光
触媒作用を有する複合機能材において、前記基材がガラ
スであることを特徴とする光触媒作用を有する複合機能
材。 - 【請求項１６】 請求項７乃至または請求項８に記載し
た機能材の製造方法によって機能材を製造し、この機能
材を基材の表面に塗布した後、５００℃以上９００℃以
下で加熱することを特徴とする光触媒作用を有する複合
機能材の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項７乃至または請求項８に記載し
た機能材の製造方法によって機能材を製造し、また、基
材の表面にバインダを塗布し、このバインダの上に前記
機能材を塗布した後、５００℃以上９００℃以下で加熱
することを特徴とする光触媒作用を有する複合機能材の
製造方法。 - 【請求項１８】 請求項７乃至または請求項８に記載し
た機能材の製造方法によって機能材を製造し、この機能
材をバインダ中に分散した後、基材の表面に塗布し、更
にその後、７０℃以上１５０℃以下で加熱することを特
徴とする光触媒作用を有する複合機能材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10240010A JPH11169726A (ja) | 1997-08-28 | 1998-08-26 | 光触媒作用を有する機能材及び複合機能材とそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-231951 | 1997-08-28 | ||
| JP23195197 | 1997-08-28 | ||
| JP10240010A JPH11169726A (ja) | 1997-08-28 | 1998-08-26 | 光触媒作用を有する機能材及び複合機能材とそれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11169726A true JPH11169726A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=26530194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10240010A Pending JPH11169726A (ja) | 1997-08-28 | 1998-08-26 | 光触媒作用を有する機能材及び複合機能材とそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11169726A (ja) |
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-
1998
- 1998-08-26 JP JP10240010A patent/JPH11169726A/ja active Pending
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