JPH11290696A - Photocatalyst base material - Google Patents

Photocatalyst base material

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Publication number
JPH11290696A
JPH11290696A JP10094677A JP9467798A JPH11290696A JP H11290696 A JPH11290696 A JP H11290696A JP 10094677 A JP10094677 A JP 10094677A JP 9467798 A JP9467798 A JP 9467798A JP H11290696 A JPH11290696 A JP H11290696A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
substrate
titanium oxide
photocatalyst
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP10094677A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Akata
勝己 赤田
Hironobu Koike
宏信 小池
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication of JPH11290696A publication Critical patent/JPH11290696A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a base material which can be easily manufactured and shows a high photocatalytic action by forming a coating film containing titanium oxide obtained by hydrolyzing a titanium compound and/or a precursor thereof. SOLUTION: Titanium oxide obtained by hydrolyzing a base material such as a resin, e.g. and acrylic resin or a polycarbonate resin, woods, a metal or the like and a titanium compound such as a titanium alkoxide or a titanium chloride or the precursor of the titanium oxide, are used. A hydrolyzed solution of a titanium alkoxide obtained by hydrolyzing it in a mixed solvent such as of water and alcohol is applied to the surface of the base material, and then is dried at a specified temperature to form a coating film. This coating film is treated in the presence of water to convert the titanium oxide which is amorphous in the coating film to anatase-type crystalline titanium oxide having an outstanding photocatalytic function. The treatment in the presence of water is to perform a water vapor treatment by holding the photocatalytic base material containing the titanium oxide or the precursor thereof in an atmosphere of a water vapor partial pressure adjusted to a specified atmospheric pressure. Thus, it is possible to easily manufacture the base material of high photocatalytic activity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂類、木材類、
金属類、セラミック類やそれらの塗装仕上げ製品などの
表面に、光触媒を有する光触媒基材に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to resins, woods,
The present invention relates to a photocatalyst substrate having a photocatalyst on the surface of metals, ceramics, and their painted products.

【0002】[0002]

【従来の技術】光触媒は、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触媒作用を発現
する物質のことであり、このような物質として、酸化チ
タン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、チタン酸
ストロンチウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム
などの金属化合物半導体粉末が挙げられる。これらの物
質にそのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の
光が照射されると、光励起により伝導帯に電子が、価電
子帯に正孔が生成する。光照射で生じたこれらの電子−
正孔対のうち、電子の有する高い還元力、正孔の有する
高い酸化力が、有機物の分解や水の分解などに利用され
る。これらの性質を有害物質や悪臭物質の分解、除去な
どの環境浄化に用いるためには、光触媒粉末を基材表面
に固定化させることが必要であり、種々の検討が行われ
ている。上記の光触媒のなかで、酸化チタンが、透明
性、耐久性に優れ、無害であることから最も広く検討が
進められている。通常、光触媒反応に用いられる酸化チ
タンにはアナターゼ型結晶を含む酸化チタンが用いられ
る。
2. Description of the Related Art A photocatalyst is a substance that exhibits a photocatalytic action when irradiated with light having a wavelength having an energy greater than its band gap. Examples of such a substance include titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, and iron oxide. And metal compound semiconductor powders such as strontium titanate, cadmium sulfide, and cadmium selenide. When these substances are irradiated with light having a wavelength having energy equal to or greater than the band gap, photoexcitation generates electrons in the conduction band and holes in the valence band. These electrons generated by light irradiation
Among the hole pairs, the high reducing power of the electrons and the high oxidizing power of the holes are used for decomposing organic substances and decomposing water. In order to use these properties for environmental purification such as decomposition and removal of harmful substances and odorous substances, it is necessary to immobilize the photocatalyst powder on the surface of the substrate, and various studies have been made. Among the above photocatalysts, titanium oxide has been studied most widely because it is excellent in transparency and durability and is harmless. Usually, titanium oxide containing an anatase crystal is used as the titanium oxide used for the photocatalytic reaction.

【0003】このアナターゼ型結晶を含む酸化チタンを
基材表面に固定化させる検討が種々進められている。例
えば、特開平7−100378号公報には、ガラス、セ
ラミックス等の基板にチタニアゾルをコーティング後、
室温から徐々に600から700℃の最終温度に加熱昇
温し、焼成してアナターゼ型結晶の酸化チタン薄膜光触
媒を製造する方法が提案されている。特開平7−171
408号公報には、酸化チタン或いは100℃以上で水
熱処理した酸化チタン等の光触媒粒子を難分解性結着剤
を介して基体上に接着させた光触媒体が提案されてい
る。特開平8−164334号公報には、チタン酸化物
と珪素化合物の加水分解物及び溶媒からなる酸化チタン
塗膜形成性組成物が提案されている。特開平8−299
789号公報には、基材表面に無水の有機溶媒中にチタ
ンアルコキシドを含む溶液の層を形成させ、加水分解に
より含水酸化チタン層を形成させ、その後、焼成するこ
とによるアナターゼ型酸化チタン光触媒の製造方法が提
案されている。特開平9−920号公報には、有機チタ
ン化合物を加熱した基材上に噴霧して熱分解し、結晶の
配向を揃えた酸化チタン膜からなる光高透過性酸化チタ
ン光触媒が提案されている。また、特開平9−2484
67号公報には、酸化チタンゾルと安定化チタンアルコ
キシドを含有する組成物を耐熱性基体表面に塗布した光
触媒体が提案されている。
[0003] Various studies have been made to immobilize titanium oxide containing anatase-type crystals on the surface of a substrate. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-100378 discloses that after coating a titania sol on a substrate such as glass or ceramic,
A method has been proposed in which a temperature is gradually raised from room temperature to a final temperature of 600 to 700 ° C., followed by firing to produce a titanium oxide thin film photocatalyst of anatase type crystal. JP-A-7-171
No. 408 proposes a photocatalyst in which photocatalyst particles such as titanium oxide or titanium oxide subjected to hydrothermal treatment at 100 ° C. or higher are adhered to a substrate via a hardly decomposable binder. JP-A-8-164334 proposes a titanium oxide film-forming composition comprising a hydrolyzate of a titanium oxide and a silicon compound and a solvent. JP-A-8-299
No. 789 discloses an anatase-type titanium oxide photocatalyst obtained by forming a layer of a solution containing a titanium alkoxide in an anhydrous organic solvent on a substrate surface, forming a hydrous titanium oxide layer by hydrolysis, and then calcining the layer. Manufacturing methods have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-920 proposes a highly light-transmissive titanium oxide photocatalyst comprising a titanium oxide film in which an organic titanium compound is sprayed on a heated base material and thermally decomposed to align the crystal orientation. . Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2484
No. 67 proposes a photocatalyst in which a composition containing a titanium oxide sol and a stabilized titanium alkoxide is applied to the surface of a heat-resistant substrate.

【0004】一方、水で処理した光触媒酸化チタンに関
しては、例えば特開平6−293519号公報に、酸化
チタン微粒子を100℃以上の温度で水熱処理して該微
粒子を結晶成長させ、得られた酸化チタン粒子を支持体
に塗布し、焼成して支持体上に粒子を固着する酸化チタ
ン膜の製法が提案されている。
On the other hand, as for the photocatalytic titanium oxide treated with water, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-293519 discloses that titanium oxide fine particles are subjected to hydrothermal treatment at a temperature of 100 ° C. or more to crystally grow the fine particles. There has been proposed a method for producing a titanium oxide film in which titanium particles are applied to a support and fired to fix the particles on the support.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−100378号公報、特開平8−299789号公
報、特開平9−920号公報および特開平9−2484
67号公報に提案の光触媒および光触媒体は、いずれも
アナターゼ型酸化チタンを得るために数百度の温度で焼
成している。したがって、基材に塗布後に焼成する場合
には、基材が、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂等の樹脂には適用不可能であり、また高温が必要
であることから効率も良くない。また特開平7−171
408号公報および特開平8−164334号公報に提
案の光触媒は、予め光触媒性能を有する結晶の酸化チタ
ンとし、それを用いる方法であり、さらに光触媒粒子を
基材上に固定化するために光触媒粒子を溶剤等に分散さ
せることが必要であり、方法が煩雑である。
However, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 7-100378, Hei 8-299789, Hei 9-920, and Hei 9-2484
Both the photocatalyst and the photocatalyst proposed in Japanese Patent Publication No. 67 are fired at a temperature of several hundred degrees to obtain anatase type titanium oxide. Therefore, when baking is performed after being applied to the base material, the base material cannot be applied to a resin such as an acrylic resin or a polycarbonate resin, and the efficiency is not good because a high temperature is required. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-171
The photocatalyst proposed in JP-A-408 and JP-A-8-164334 is a method in which crystallized titanium oxide having photocatalytic performance is used in advance, and the photocatalyst particles are used for immobilizing the photocatalyst particles on a substrate. Must be dispersed in a solvent or the like, and the method is complicated.

【0006】また、特開平6−293519号公報に提
案の水熱処理は酸化チタン微粒子懸濁液を100℃以上
の温度で水熱処理して結晶成長させる方法であり、薄膜
上の光触媒酸化チタン膜とするためには、該微粒子を支
持体上に塗布し焼成して固着する必要があり、非常に煩
雑であり、焼成温度によっては樹脂基材等への適用は不
可能である。
The hydrothermal treatment proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-293519 is a method in which a titanium oxide fine particle suspension is subjected to hydrothermal treatment at a temperature of 100 ° C. or more to grow crystals. In order to do so, it is necessary to apply the fine particles on a support, bake and fix them, which is very complicated and cannot be applied to a resin substrate or the like depending on the baking temperature.

【0007】本発明者はかかる事情に鑑み、容易に製造
でき、光触媒作用の高い光触媒基材について鋭意検討し
た結果、チタン化合物の加水分解により基材上に酸化チ
タンおよび/またはその前駆体を含有する膜が形成され
た光触媒基材、特には基材上にチタンアルコキシドの加
水分解溶液を塗布、乾燥して酸化チタンおよび/または
その前駆体を含む膜を形成させた後、水蒸気処理する場
合には、膜を高温で焼成することなく、容易に光触媒作
用の高い光触媒基材が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
In view of such circumstances, the present inventors have made intensive studies on a photocatalytic substrate which can be easily produced and has a high photocatalytic action. As a result, the titanium compound is hydrolyzed to contain titanium oxide and / or a precursor thereof. In the case of applying a hydrolysis solution of titanium alkoxide on a photocatalyst substrate having a film to be formed, particularly a substrate, drying and forming a film containing titanium oxide and / or a precursor thereof, and then performing a steam treatment. Have found that a photocatalytic substrate having high photocatalytic activity can be easily obtained without firing the film at a high temperature, and have completed the present invention.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、チタ
ン化合物を加水分解してなる酸化チタンおよび/または
その前駆体を含有する膜を基材上に形成してなる光触媒
基材を提供するにある。更に本発明は基材上に形成され
たチタン化合物を加水分解してなる酸化チタンおよび/
またはその前駆体を含有する膜を水処理してなる光触媒
基材を提供するにある。また本発明はチタン化合物の加
水分解溶液を基材上に塗布、乾燥して膜を形成してなる
光触媒基材の製造方法を提供するにある。加えて本発明
はチタン化合物の加水分解溶液を基材上に塗布、乾燥し
て膜を形成した後、水の存在下で処理することを特徴と
する光触媒基材の製造方法を提供するにある。
That is, the present invention provides a photocatalyst substrate obtained by forming a film containing titanium oxide and / or a precursor thereof by hydrolyzing a titanium compound on the substrate. is there. The present invention further provides a titanium oxide formed by hydrolyzing a titanium compound formed on a substrate and / or
Another object of the present invention is to provide a photocatalyst substrate obtained by treating a film containing the precursor with water. Another object of the present invention is to provide a method for producing a photocatalyst substrate, which is obtained by applying a hydrolysis solution of a titanium compound onto a substrate and drying to form a film. In addition, the present invention provides a method for producing a photocatalyst substrate, which comprises applying a hydrolysis solution of a titanium compound on a substrate, forming a film by drying, and treating the film in the presence of water. .

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明における基材としては、特
に限定されるものではなく、樹脂類、木材類、金属類、
セラミック類などが挙げられる。加工のし易さ、透明性
などの点から、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等
の樹脂類が好ましく用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The substrate in the present invention is not particularly limited, and may be a resin, wood, metal, or the like.
And ceramics. Resins such as acrylic resin and polycarbonate resin are preferably used from the viewpoint of easiness of processing, transparency and the like.

【0010】本発明における酸化チタンまたはその前駆
体としては、チタンアルコキシド、塩化チタン、硫酸チ
タン、硝酸チタン等のチタン化合物(以下チタンアルコ
キシド等)を加水分解することにより得られるものが挙
げられる。本発明はにおいてはチタンアルコキシドを加
水分解することで得られる酸化チタンまたはその前駆体
が好ましく用いられる。チタンアルコキシドとしては、
チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チ
タンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシ
ド、チタンジエトキシジイソプロポキシド、チタンジメ
トキシジブトキシド、チタンテトラキス(2−エチルヘ
キシルオキシド)、チタンテトラステアリルオキシドな
どが挙げられる。
As the titanium oxide or its precursor in the present invention, those obtained by hydrolyzing a titanium compound (hereinafter referred to as titanium alkoxide) such as titanium alkoxide, titanium chloride, titanium sulfate and titanium nitrate can be mentioned. In the present invention, titanium oxide or a precursor thereof obtained by hydrolyzing a titanium alkoxide is preferably used. As titanium alkoxide,
Titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetrabutoxide, titanium diethoxydiisopropoxide, titanium dimethoxydibutoxide, titanium tetrakis (2-ethylhexyl oxide), titanium tetrastearyl oxide, and the like. .

【0011】チタンアルコキシド等の加水分解は、上記
の化合物の1種または2種以上に水を添加して行われ
る。加水分解は酸性下や塩基性下で行ってもよく、条件
によってはアナターゼ結晶化した酸化チタンまたはその
前駆体が得られる。得られる膜の強度を増す目的等のた
めに、必要に応じて他の金属アルコキシドとの混合物を
同時に加水分解しても良い。更に、膜の強度向上等のた
めにシリカゾルや他の金属酸化物を、光触媒機能向上等
の目的でバナジウム、銅、パラジウム、銀、白金、金な
どの金属や金属化合物を、活性炭などの炭素系吸着剤、
ゼオライト系吸着剤、モレキュラーシーブ、金属酸化物
系吸着剤、キレート樹脂等の吸着剤を、塗膜のはじき、
ピンホール防止などの目的で界面活性剤等の各種添加剤
を混合して膜に含有させても良い。これらは加水分解時
に添加しても良いし、加水分解後に添加しても良い。
The hydrolysis of titanium alkoxide and the like is carried out by adding water to one or more of the above compounds. The hydrolysis may be performed under acidic or basic conditions, and depending on the conditions, anatase-crystallized titanium oxide or its precursor is obtained. For the purpose of increasing the strength of the obtained film, a mixture with another metal alkoxide may be hydrolyzed at the same time, if necessary. Furthermore, silica sol and other metal oxides are used to improve the strength of the film, and metals and metal compounds such as vanadium, copper, palladium, silver, platinum and gold are used to improve the photocatalytic function. Adsorbent,
Repels adsorbents such as zeolite-based adsorbents, molecular sieves, metal oxide-based adsorbents, chelating resins,
For the purpose of preventing pinholes, various additives such as a surfactant may be mixed and contained in the film. These may be added at the time of hydrolysis or may be added after hydrolysis.

【0012】チタンアルコキシド等の加水分解は、例え
ば、水とアルコールのような混合溶媒中で行われる。ま
たチタンアルコキシド等を溶解することができる有機溶
剤に溶解させた上で、加熱還流下に水を滴下して加水分
解を行うこともできる。加水分解をする方法はいかなる
方法でも良く特に限定はされない。
The hydrolysis of titanium alkoxide and the like is performed, for example, in a mixed solvent such as water and alcohol. Alternatively, hydrolysis may be performed by dissolving titanium alkoxide or the like in an organic solvent capable of dissolving, and then dropwise adding water under heating and reflux. The hydrolysis method may be any method and is not particularly limited.

【0013】チタンアルコキシド等を溶解させる溶媒と
しては、水と混合しやすい溶媒が通常好ましく用いら
れ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、n−ブタノールなどのアルコール類、テトラヒドロ
フラン、ジオキサンなどのエーテル類、アセトン、メチ
ルエチルケトンなどのケトン類等が挙げられる。これら
の溶媒は単独で、または2種以上を用いても良い。溶液
中のチタンアルコキシド等の濃度は、特には規定されな
いが、0.1〜85重量%程度である。
As a solvent for dissolving titanium alkoxide and the like, a solvent which is easily mixed with water is usually preferably used, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and n-butanol, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and acetone. And ketones such as methyl ethyl ketone. These solvents may be used alone or in combination of two or more. The concentration of titanium alkoxide and the like in the solution is not particularly limited, but is about 0.1 to 85% by weight.

【0014】水とチタンアルコキシド等との混合比につ
いては、加水分解が起こる範囲であれば特には限定され
ないが、通常、モル比で水/チタンアルコキシド等が
0.5〜3程度で行われる。添加する水の量が多い場合
には、例えばアルコール溶媒を用いた時等に、生成した
重合体が析出してくる可能性がある。なお、この場合に
は、析出した重合体をテトラヒドロフラン等の溶解性の
高い溶媒に溶解させることができる。
The mixing ratio of water and titanium alkoxide is not particularly limited as long as it is within a range in which hydrolysis occurs. Usually, the molar ratio of water / titanium alkoxide is 0.5 to 3 or so. When the amount of water to be added is large, for example, when an alcohol solvent is used, the generated polymer may be precipitated. In this case, the precipitated polymer can be dissolved in a highly soluble solvent such as tetrahydrofuran.

【0015】また、重合度の高い加水分解物の溶媒への
溶解性を高める目的で、加水分解時にチタンイオンとキ
レート化合物を形成し得る有機化合物を添加しても良
い。この有機化合物としては、アセチルアセトン、ベン
ゾイルアセトン、アセト酢酸、プロピオニル酢酸やそれ
らのメチル、エチル、プロピル等の低級アルキルエステ
ル類、グリコール酸、乳酸やそれらのメチル、エチル、
プロピル等の低級アルキルエステル類、ジエタノールア
ミンやトリエタノールアミンなどのアルコールアミン類
などが挙げられ、これらは単独で、または2種以上混合
して用いられる。
For the purpose of increasing the solubility of the hydrolyzate having a high degree of polymerization in a solvent, an organic compound capable of forming a chelate compound with titanium ions during hydrolysis may be added. Examples of the organic compound include acetylacetone, benzoylacetone, acetoacetic acid, propionylacetic acid and their lower alkyl esters such as methyl, ethyl and propyl, glycolic acid, lactic acid and their methyl, ethyl,
Examples thereof include lower alkyl esters such as propyl, alcohol amines such as diethanolamine and triethanolamine, and these may be used alone or as a mixture of two or more.

【0016】このようにして得られるチタンアルコキシ
ド等の加水分解溶液は、そのままの状態で塗膜形成用溶
液として用いることができるが、濃縮してもかまわない
し、更に溶剤を加えて希釈してもかまわない。溶剤とし
ては、アルコール類、ケトン類、エステル類、セロソル
ブ類、エーテル類、ハロゲン化物、カルボン酸類、芳香
族化合物等が挙げられる。溶剤は、主として加水分解物
の溶解性や、用いられる基材種、蒸発速度等を考慮し
て、単独または2種以上混合して用いられる。溶剤の使
用量は要求される塗膜の厚さや塗装方法等により適宜決
められる。
The thus obtained hydrolyzed solution of titanium alkoxide or the like can be used as it is as a solution for forming a coating film, but it may be concentrated or may be further diluted by adding a solvent. I don't care. Examples of the solvent include alcohols, ketones, esters, cellosolves, ethers, halides, carboxylic acids, and aromatic compounds. The solvent is used singly or as a mixture of two or more types, mainly in consideration of the solubility of the hydrolyzate, the type of base material used, the evaporation rate, and the like. The amount of the solvent to be used is appropriately determined depending on the required thickness of the coating film, coating method and the like.

【0017】このようにして得られたチタンアルコキシ
ド等の加水分解溶液を基材上に塗布、乾燥して膜を形成
する。加水分解溶液の基材への塗布は、通常行われてい
るスプレーコーティング、ディップコーティング、ロー
ルコーティング等の方法で行われる。乾燥は室温または
温度をかけて行い、溶剤を除去する。乾燥温度は約15
0℃以下、普通には約100℃以下で実施すればよい。
形成する塗膜の厚みは、加水分解溶液の粘度や固形分濃
度等によっても変わり特に限定されるものではないが、
その厚みは0.01〜100μm程度が好ましい。薄過
ぎると最終的に得られる光触媒基材の防汚性能、消臭性
能などの光触媒性能が不十分となり、厚過ぎると塗膜の
ひび割れ等の懸念があり好ましくない。こうして形成さ
れた塗膜は通常非晶質であるが、加水分解条件によって
はアナターゼ結晶化している場合もあり、結晶化してい
る場合はそのまま光触媒基材として用いることも可能で
ある。
The thus obtained hydrolysis solution such as titanium alkoxide is applied on a substrate and dried to form a film. The hydrolysis solution is applied to the substrate by a commonly used method such as spray coating, dip coating, roll coating and the like. Drying is performed at room temperature or at an elevated temperature to remove the solvent. Drying temperature is about 15
It may be carried out at 0 ° C. or lower, usually at about 100 ° C. or lower.
The thickness of the coating film to be formed is not particularly limited also changes depending on the viscosity and solid content concentration of the hydrolysis solution,
The thickness is preferably about 0.01 to 100 μm. If the thickness is too small, the photocatalyst performance such as antifouling performance and deodorization performance of the finally obtained photocatalyst substrate becomes insufficient. If the thickness is too large, there is a fear of cracking of the coating film, which is not preferable. The coating film thus formed is usually amorphous, but may be crystallized by anatase depending on hydrolysis conditions, and when crystallized, it can be used as it is as a photocatalytic substrate.

【0018】通常は、膜を形成した後、水の存在下での
処理を行う。水の存在下での処理を行うことより、非晶
質であった膜中の酸化チタンが光触媒機能により有効な
アナターゼ型結晶の酸化チタンに転換され、光触媒機能
に優れた光触媒となる。また、水の存在下での処理は、
酸性あるいは塩基性条件下で行うと結晶化がより促進さ
れる場合がある。水の存在下での処理としては水蒸気処
理が好ましく、水蒸気処理は、水蒸気分圧が0.1気圧
以上の雰囲気下に酸化チタンまたはその前駆体を含有す
る光触媒基材を保持して行う。水蒸気分圧が0.1気圧
以下であると、水蒸気処理による結晶化が十分に進まな
い。水処理の温度条件としては用いる基材の耐熱性等を
考慮して選定する。例えば、基材としてガラス基材を用
いる場合には高温で水処理しても構わないが、基材が樹
脂基材の場合には基材の耐熱性にもよるが、通常、10
0℃以下の温度での水処理条件が選ばれる。保持時間
は、処理温度、膜の形成状態等によって決められるが、
通常、数時間〜数十時間である。
Usually, after the formation of the film, the treatment is performed in the presence of water. By performing the treatment in the presence of water, the titanium oxide in the amorphous film is converted into effective titanium oxide of an anatase type crystal by a photocatalytic function, and the photocatalyst has an excellent photocatalytic function. Also, the treatment in the presence of water,
Crystallization may be further promoted under acidic or basic conditions. The treatment in the presence of water is preferably a steam treatment, and the steam treatment is performed by holding the photocatalyst substrate containing titanium oxide or its precursor in an atmosphere having a partial pressure of steam of 0.1 atm or more. If the partial pressure of steam is less than 0.1 atm, crystallization by steam treatment does not proceed sufficiently. The temperature condition of the water treatment is selected in consideration of the heat resistance of the substrate to be used. For example, when a glass substrate is used as the substrate, water treatment may be performed at a high temperature, but when the substrate is a resin substrate, it depends on the heat resistance of the substrate.
Water treatment conditions at temperatures below 0 ° C. are selected. The holding time is determined by the processing temperature, the state of film formation, etc.
Usually, it is several hours to several tens of hours.

【0019】通常、水処理(水熱処理)は100℃以上
の高温条件で行われるが、本発明においては、水処理は
水蒸気分圧が0.1気圧以上であれば良いことから、1
00℃以下での実施が可能であり、樹脂基材に対し好適
である。
Usually, the water treatment (hydrothermal treatment) is carried out under a high temperature condition of 100 ° C. or more. In the present invention, the water treatment may be carried out at a partial pressure of steam of 0.1 atm or more.
It can be performed at a temperature of 00 ° C. or less, and is suitable for a resin base material.

【0020】このようにして得られる本発明の光触媒基
材は、光触媒である酸化チタンのバンドギャップ以上の
エネルギーを有する波長の光が照射された場合、光触媒
基材表面に付着した汚れ物質を分解したり、光触媒体近
くに存在する悪臭物質や窒素酸化物等の汚染物質等を酸
化や分解により除去することが可能となる。光源として
は、例えば、太陽光、蛍光灯、ブラックライト、水銀灯
などを用いることができる。
The thus obtained photocatalyst substrate of the present invention decomposes dirt substances adhered to the surface of the photocatalyst substrate when irradiated with light having a wavelength greater than the band gap of titanium oxide as a photocatalyst. It is also possible to remove contaminants such as odorous substances and nitrogen oxides near the photocatalyst by oxidation or decomposition. As the light source, for example, sunlight, a fluorescent lamp, a black light, a mercury lamp, or the like can be used.

【0021】本発明の光触媒基材は、照明カバー、防音
板、自動販売機前面板、看板、浴槽・洗面台などのサニ
タリー用基材、水槽、各種の標識・標示体、窓ガラス、
風防ガラス、各種装飾品、陳列ケース、建材、建物内外
装、フィルム材、太陽電池カバー、採光ドーム、サンル
ーフ等の種々の用途に適用可能である。
The photocatalyst substrate of the present invention includes a light cover, a soundproof plate, a vending machine front panel, a signboard, a sanitary substrate such as a bathtub and a wash basin, a water tank, various signs and signs, window glass,
It can be applied to various uses such as windshields, various ornaments, display cases, building materials, building interior and exterior, film materials, solar cell covers, lighting dome, sunroof, and the like.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によって、触媒活性の高い光触媒
基材を容易に得ることができる。本発明の光触媒基材
は、特に樹脂基材を用いた光触媒基材に好適であり、種
々の用途に適用可能である。
According to the present invention, a photocatalyst substrate having high catalytic activity can be easily obtained. The photocatalyst substrate of the present invention is particularly suitable for a photocatalyst substrate using a resin substrate, and is applicable to various uses.

【0023】[0023]

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例によってなんら制限さ
れるものではない。 実施例1 (1)加水分解溶液の調製 チタンイソプロポキシド(日本曹達(株)製、A−1)
6000gおよびアセト酢酸エチル(ダイセル化学工業
(株)製)1099gをイソプロピルアルコール(和光
純薬工業(株)、試薬特級)1473gに溶解させ、窒
素雰囲気下、1時間リフラックスして、原料のアルコー
ル溶液を調製した。このとき、アセト酢酸エチルのチタ
ンイソプロポキシドに対するモル比は0.40である。
純水720gをイソプロピルアルコール6480gと混
合し、水濃度10重量%のアルコール溶液を調製した。
この水分量はチタンアルコキシド1モルに対して1.9
モル量である。原料のアルコール溶液を窒素雰囲気中で
加熱し沸騰下で還流させると同時に、アルコールを留出
させながら、水濃度10重量%のアルコール溶液を撹拌
下、添加した。アルコールの留出速度と添加速度はほぼ
等しくなるように調整し、また添加時間は135分とな
るように調整した。水濃度10重量%のアルコール溶液
を全量添加した時点では、完全にスラリー状態となり、
該スラリーを1時間リフラックスした後、そのまま加熱
によりアルコールを留出させて、部分濃縮し、加水分解
スラリー6112gを得た。水分の添加、および部分濃
縮によって系外に留出したアルコール中に含まれる水分
量は、チタンアルコキシド1モルに対して0.13モル
量であった。従って、添加した水分量と、アルコール等
と一緒に系外に排出された水分量との差(1.9−0.
13)は、チタンアルコキシド1モルに対して、1.7
7モル量であった。この加水分解スラリーにテトラヒド
ロフラン(和光純薬、試薬特級)7050gを添加し、
1時間リフラックスして溶解させ、酸化チタン換算で、
12.8重量%の加水分解溶液を調製した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the present invention. Example 1 (1) Preparation of hydrolysis solution Titanium isopropoxide (Nippon Soda Co., Ltd., A-1)
6000 g and 1099 g of ethyl acetoacetate (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) are dissolved in 1473 g of isopropyl alcohol (reagent grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), refluxed under a nitrogen atmosphere for 1 hour, and the alcohol solution of the raw material is dissolved. Was prepared. At this time, the molar ratio of ethyl acetoacetate to titanium isopropoxide is 0.40.
720 g of pure water was mixed with 6480 g of isopropyl alcohol to prepare an alcohol solution having a water concentration of 10% by weight.
This water content is 1.9 per mole of titanium alkoxide.
It is a molar amount. The alcohol solution as a raw material was heated in a nitrogen atmosphere and refluxed under boiling. At the same time, an alcohol solution having a water concentration of 10% by weight was added with stirring while distilling off the alcohol. The distillation rate of the alcohol and the addition rate were adjusted to be substantially equal, and the addition time was adjusted to be 135 minutes. When the entire amount of the alcohol solution having a water concentration of 10% by weight is added, a complete slurry state is obtained,
After refluxing the slurry for one hour, the alcohol was distilled off by heating as it was, and the alcohol was partially concentrated to obtain 6112 g of a hydrolyzed slurry. The amount of water contained in the alcohol distilled out of the system by the addition and partial concentration of water was 0.13 mol per 1 mol of titanium alkoxide. Therefore, the difference between the amount of water added and the amount of water discharged out of the system together with alcohol or the like (1.9-0.
13) is 1.7 moles to 1 mole of titanium alkoxide.
The amount was 7 mol. To this hydrolyzed slurry was added 7050 g of tetrahydrofuran (Wako Pure Chemicals, special grade of reagent),
Reflux for 1 hour to dissolve, and in terms of titanium oxide,
A 12.8% by weight hydrolysis solution was prepared.

【0024】(2)光触媒基材の作製 この加水分解溶液を3mm厚、100cm2 のアクリル
板に対しバーコーター#3を用いて塗布した。塗布膜厚
は約0.4μmであった。塗布後、80℃で約1日乾燥
後、水蒸気分圧0.542気圧(85℃,95%RH)
で8hr処理して光触媒基材を得た。
(2) Preparation of Photocatalyst Substrate The hydrolysis solution was applied to a 3 mm thick, 100 cm 2 acrylic plate using a bar coater # 3. The applied film thickness was about 0.4 μm. After application, after drying at 80 ° C for about 1 day, water vapor partial pressure 0.542 atm (85 ° C, 95% RH)
For 8 hours to obtain a photocatalyst substrate.

【0025】(3)光触媒基材の評価 この光触媒基材を直径約15cm、高さ約3cmのガラ
ス容器内に入れ、1ppm濃度に調製したNOxガス
(90ppmのNOと清浄空気を混合して調製)を流量
約1.5リットル/分で容器内に連続的に供給し、容器
を通過して出てくるガス中のNOx( NO+NO2 ) 濃
度を評価した。評価はサンプル装着後、30分間光を照
射せずにNOxガスを流し、その後、光を照射して1時
間NOxガスを流し、さらに光照射を止めた後10分間
NOxガスを流し、未照射時と照射時のNOx減量度合
いを調べた。なお光源としてはブラックライトを使用
し、サンプル表面での紫外線強度が約0.4mW/cm
2になるようにして照射した。未照射時に対する照射時
のNOx除去率は平均で28%であった。
(3) Evaluation of Photocatalyst Substrate This photocatalyst substrate was placed in a glass container having a diameter of about 15 cm and a height of about 3 cm, and NOx gas adjusted to a concentration of 1 ppm (prepared by mixing 90 ppm NO and clean air. ) Was continuously supplied into the vessel at a flow rate of about 1.5 liter / min, and the concentration of NOx (NO + NO 2 ) in the gas coming out of the vessel was evaluated. For evaluation, after mounting the sample, NOx gas was allowed to flow for 30 minutes without irradiating light, then light was applied and NOx gas was allowed to flow for 1 hour, and after stopping light irradiation, NOx gas was allowed to flow for 10 minutes. And the degree of NOx reduction during irradiation was examined. A black light was used as the light source, and the ultraviolet intensity on the sample surface was about 0.4 mW / cm.
Irradiation was performed so as to be 2 . The NOx removal rate at the time of irradiation with respect to the time of non-irradiation was 28% on average.

【0026】実施例2 実施例1で作製した加水分解溶液を3mm厚、100c
2 のアクリル板に対しバーコーター#3を用いて塗布
した。塗布膜厚は約0.4μmであった。塗布後、80
℃で約1日乾燥後、水蒸気分圧0.542気圧(85
℃,95%RH)で15hr処理して光触媒基材を得
た。この光触媒基材を直径約15cm、高さ約3cmの
ガラス容器内に入れ、実施例1と同様に評価した。未照
射時に対する照射時のNOx除去率は平均で43%であ
った。
Example 2 The hydrolyzed solution prepared in Example 1 was 3 mm thick, 100 c
It was applied to an m 2 acrylic plate using a bar coater # 3. The applied film thickness was about 0.4 μm. After application, 80
After drying for about 1 day at a temperature of
(95% RH) for 15 hours to obtain a photocatalyst substrate. The photocatalyst substrate was placed in a glass container having a diameter of about 15 cm and a height of about 3 cm, and evaluated in the same manner as in Example 1. The NOx removal rate at the time of irradiation with respect to the time of non-irradiation was 43% on average.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタン化合物を加水分解してなる酸化チ
タンおよび/またはその前駆体を含有する膜を基材上に
形成してなる光触媒基材。
1. A photocatalyst substrate comprising a substrate and a film containing titanium oxide and / or a precursor thereof obtained by hydrolyzing a titanium compound.
【請求項2】 基材上に形成されたチタン化合物を加水
分解してなる酸化チタンおよび/またはその前駆体を含
有する膜を水処理してなる光触媒基材。
2. A photocatalytic substrate obtained by subjecting a film containing titanium oxide and / or a precursor thereof obtained by hydrolyzing a titanium compound formed on the substrate to a water treatment.
【請求項3】 膜が150℃以下の温度で加熱処理して
形成されたアナターゼ型酸化チタンよりなることを特徴
とする請求項1または2記載の光触媒基材。
3. The photocatalyst substrate according to claim 1, wherein the film is made of anatase-type titanium oxide formed by heat treatment at a temperature of 150 ° C. or less.
【請求項4】 基材が樹脂製であることを特徴とする請
求項1〜3記載のいずれかの光触媒基材。
4. The photocatalyst substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of a resin.
【請求項5】 チタン化合物がチタンアルコキシドであ
ることを特徴とする請求項1〜4記載のいずれかの光触
媒基材。
5. The photocatalyst substrate according to claim 1, wherein the titanium compound is a titanium alkoxide.
【請求項6】 チタン化合物の加水分解溶液を基材上に
塗布、乾燥して膜を形成することを特徴とする光触媒基
材の製造方法。
6. A method for producing a photocatalyst substrate, comprising applying a hydrolysis solution of a titanium compound onto a substrate and drying to form a film.
【請求項7】 チタン化合物の加水分解溶液を基材上に
塗布、乾燥して膜を形成した後、水の存在下で処理する
ことを特徴とする光触媒基材の製造方法。
7. A method for producing a photocatalytic substrate, comprising applying a hydrolysis solution of a titanium compound onto a substrate, forming a film by drying, and treating the film in the presence of water.
【請求項8】 水の存在下での処理が水蒸気処理である
ことを特徴とする請求項7記載の光触媒基材の製造方
法。
8. The method for producing a photocatalyst substrate according to claim 7, wherein the treatment in the presence of water is a steam treatment.
【請求項9】 水蒸気処理における水蒸気分圧が0.1
気圧以上であることを特徴とする請求項7または8記載
の光触媒基材の製造方法。
9. A steam partial pressure of 0.1 in steam treatment.
9. The method for producing a photocatalyst substrate according to claim 7, wherein the pressure is equal to or higher than the atmospheric pressure.
【請求項10】 乾燥温度が150℃以下であることを
特徴とする請求項6〜9記載のいずれかの光触媒基材の
製造方法。
10. The method for producing a photocatalyst substrate according to claim 6, wherein the drying temperature is 150 ° C. or lower.
【請求項11】 チタン化合物がチタンアルコキシドで
あることを特徴とする請求項6〜10記載のいずれかの
光触媒基材の製造方法。
11. The method according to claim 6, wherein the titanium compound is a titanium alkoxide.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003093890A (en) * 2001-09-25 2003-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for preparing photocatalyst
JP2004130195A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Takeshi Ohara Agent for reducing volatile organic compoumd, nox, or sox
JP2006028688A (en) * 2004-07-20 2006-02-02 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for producing photocatalyst body-carrying product
CN115805065A (en) * 2022-03-07 2023-03-17 东北林业大学 Preparation method of wood-based carbon material with photocatalysis and photo-thermal properties

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