JPH11333303A - 光触媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基体の表面積を拡大すると共にその表面に形
成した光触媒機能層をほぼ均等に活性化することがで
き、かつ、流体と光触半導体との接触効率を高くした光
触媒体を提供する。 【解決手段】 基体２は、平織金網３と金属製不織布４
とを有し、金属製不織布４の表面に光触媒機能層５を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体（流体
という）中に浮遊している有機化合物を酸化分野する光
触媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油化学製品が増加して居住環境内外で
有害有機化合物の複合汚染が問題となっている。これを
解決する手段として光触媒半導体による酸化分解を利用
した浄化方法がある。

【０００３】例えば、機器や機具を構成している気体の
表面に光触媒半導体を担持させ、これらの機器や機具を
有害有機物が浮遊する流体中に置くことにより有害有機
物を光触媒半導体に接触させる方法がある。この場合に
光触媒機能を高く発揮させるには、光触媒機能層の表面
積が大きいこと、その光触媒半導体が励起波長の電磁波
によって十分に活性化される必要がある。

【０００４】そのため、従来から基体の表面積を増大す
る技術や光触媒機能層を形成する造膜技術に関して種々
の提案がされている（例えば特開平５−３０９２６７号
公報、特開平８−１９６９０３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらは単に
表面積を増大するだけで光触媒機能層の面積は増えても
励起波長の電磁波によって活性化される率が低かった
り、あるいは流体と光触媒半導体との接触効率が悪いな
どの難点がある。また、機器や器具を形成するには、光
触媒半導体を担持する基体がプレス加工など成形加工が
可能であったり、丸めたり、折り曲げたりの操作が可能
な可撓性を有することが好ましいが、従来の、特に素材
が無機質の基体ではこのような条件を備えるものがな
く、光触媒体を利用できる範囲が狭い。

【０００６】したがって本発明の目的は、基体の表面積
を拡大すると共にその表面に形成した光触媒機能層をほ
ぼ均等に活性化することができ、かつ、流体と光触媒半
導体との接触効率を高くした光触媒体を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、平織金網とその表面に固着され
た金属製不織布とを有する基体と基体の表面に形成され
た光触媒機能層を有する、という技術的手段を採用し
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の詳細を図面により説
明する。図１は本発明の一実施例に係る光触媒体の正面
図である。同図において、１は光触媒体、２は基体、３
は平織金網、４は金属製不織布、５は光触媒機能層であ
る。金属製不織布の断面を図２に示す。

【０００９】基体２は、金属材料からなる平織金網３
と、直径１０〜５０μｍの金属線あるいは金属繊維を数
ｍｍ〜数１０ｍｍの長さに切断して短繊維にしたものを
上記金網の上に密度比が例えば９０％になるように散布
し、これに５〜５０ｇ／ｃｍ²の荷重を印加（また他の
方法として短繊維を焼結前に圧延により繊維交差点の面
積を大きくしてもよい）、例えば水素雰囲気中（真空中
でもよい）１０００〜１１５０℃で３０分間〜８時間焼
結して形成した金属製不織布４とを有する。また金属製
不織布は焼結後圧延（圧下率２０〜５０％）してもよ
く、これにより機械的強度を向上することができる。金
属製不織布は、短繊維の交差した部分が焼結されて固着
されているので、強固な不織布を得ることができる。ま
た金属製不織布は金網で支持されているので、基体は高
い機械的強度を有する。上記の金属材料としては、例え
ばオーステナイト系ステンレス鋼、あるいはＡｌ、Ｔｉ
又はＣｕ及びその合金の中から選ばれた、いずれか１種
を用い得る。Ｃｕは素材自体が抗菌性を備えており、Ｔ
ｉやステンレス鋼は防錆や耐久性に優れ、アルミニウム
合金は防錆であると同時に軽量である。上記の金属製不
織布は厚さが０．１から４ｍｍで、その断面方向にも表
面方向と同等の繊維構造を有し、且つ表面方向の開口の
大きさは１０μｍより大きくなっている。金属不織布の
厚さは厚すぎると重量が大となり、一方薄すぎると機械
的強度が低下してしまうので、０．１〜４ｍｍ程度であ
ることが望ましい。また金属製不織布の目開きは、孔径
が５０〜１０００μｍであることが望ましい。

【００１０】光触媒機能層５は、例えばＴｉＯ₂などの
光触半導体を混入しているゾル液を、基体の表面にスプ
レーやディッピングで付着させ、乾燥させたのち、５０
℃〜５００℃未満の温度で焼き付けて形成することがで
きる。なお、ゾル中に光触媒半導体の他にアモルファス
型過酸化チタンまたは酸化チタンをチタン重量比（乾
量）で１：１あるいは１：５の範囲で混合しておくと比
較的低い温度で光触媒半導体の粒子を強固に担持させる
ことができる。

【００１１】さらに、防黴殺菌などの機能補完用にＰ
ｔ、Ａｇ、Ｒｈ、ＲｕＯ₂、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＮｉＯ
の粒子を微量混入したり、吸着機能を付加して酸化還元
による分解性能を向上させるためにゼオライト、シリカ
（二酸化ケイ素）、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシ
ウム、ルチル型酸化チタン、リン酸ジルコニウムなどの
無機材料、あるいは各種の活性炭、多孔質のフェノール
樹脂やメラミン樹脂を一種または二種以上混入すること
ができる。

【００１２】また、基体の表面に過酸化チタン水溶液な
どの保護材をスプレーして保護被膜を形成する下地処理
を施してから光触媒機能層を形成することもできる。い
ずれの場合もＰＴＡ（オキシサンタイニック・チタン・
アシド……過酸化チタン水溶液）で事前に被膜を形成し
ておくとＴｉＯ₂ゾル液の付着、属延性が改善されて濡
れ易く、基体の表面に光触機能層を均一に、かつ、広く
形成することができる。ＰＴＡは基体がステンレス鋼の
ような金属の場合でも展延性に優れＴｉＯ₂ゾル液を広
く均一に塗布するのに有効である。ＰＴＡはバインダー
としても機能するが、組成的にセラミック系統のものを
含まず、金属との相性が良いので基体の表面に形成しし
た光触媒機能層が、基体が撓んだり振動しても剥離する
ことが少ない。

【００１３】光触媒半導体としては他にＺｎＯ、ＳｒＴ
ｉＯ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、
ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂
Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＯ₂、ＭｏＳ₂、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、Ｒｕ
Ｏ₂、ＣｅＯ₂などがある。この中で酸化チタンＴｉＯ₂
（アナターゼ型）が安価で特性が安定しており、かつ、
人体に無害であり、光触媒として最も優れている。

【００１４】光触媒半導体の触媒機能は酸化金属などの
半導体が持つバンドギャップ以上の励起波長（励起波長
の電磁波、ＴｉＯ₂の場合は紫外線領域）を照射するこ
とによって半導体内に電子開裂が生じ、その表面にＯＨ
−やＯ₂−の活性ラジカル水酸基や活性酸素を発生させ
て、これらに接触した有機化合物を酸化あるいは還元作
用で分解するものである。これによって悪臭や油汚れを
清浄化することができる。また、同じ機能によって細菌
やビールスを殺すこと（殺菌）ができる。

【００１５】本発明の構造であると、光触媒機能層の表
面積が大きく、また、外部から照射される励起波長の電
磁波が光触媒機能層の深部にある粒子にまで届き易く、
光触媒機能層が広い範囲で活性化される。また、このよ
うな積層構造箇所を通過する流体は積層構造の壁に当た
って反射されたり、凹部に入り込んで一時滞留したりす
るので、流体中に浮遊している有機物が光触媒半導体と
接触する機会が多い。このため、光触媒体は高性能なも
のとなる。

【００１６】以上のように構成した光触媒体は種々の形
態で使用することが可能であるが、一枚の平板とした基
体の両面に光触媒機能層を形成して使用することがあ
る。この場合平板の両側縁に沿って励起波長の電磁波供
給源を配置し、一方の励起波長の電磁波供給源で平板の
一面（表）を照射し、他方の励起波長の電磁波の電磁波
供給源で他面(裏）を照射するようにすることができ
る。

【００１７】本発明では、基体が多数の微細な貫通孔を
備えているのでこの光触媒体を種々のフィルターとして
使用することができる。単にエレメントとしてのフィル
ターだけでなく、例えば、冷蔵庫のように密閉される庫
内の内壁を構成し、庫内を循環する気体のフィルターと
して使用すると、庫内の空気からエチレンガスなど野菜
や果物を老廃させる有害な気体を除去し、また硫化水素
やメルカプタンなどの不快な臭気を除去することができ
る。この場合内壁がフィルターとして機能するので、フ
ィルターを庫内へ別途に設ける場合に比べて庫内の容積
を小さくしたり、フィルターが邪魔になったりすること
がない。

【００１８】また、このような光触媒体は使用の態様に
よって清浄化機能と共に消音機能や視覚遮蔽機能あるい
は流体が液相の場合には消波や消泡の機能を持たせるこ
とができる。消音とは、例えば、光触媒体を道路におい
て車道と人道を区画する界壁板として使用する場合であ
り、光触媒機能層によってＮＯｘ、ＳＯｘを分解除去す
ると同時に、基体を金属製不織布とすることで、音波を
金属製不織布の複雑な内部空間に導きその伝播エネルギ
ーを吸収してしまうことである。視覚遮蔽機能は光の通
過を阻止する機能であって、これにより光触媒体を間仕
切りなどと使用することが可能となる。さらに、消波は
音波の吸収に似る。液体の波動は液体中に浮遊する有機
化合物と光触媒半導体との接触機会を不均一にするが、
前記の金属製不織布によって流体は一時的に金属製不織
布の内部空間に止まり、光触半導体との接触機会がほぼ
均一になる。

【００１９】その他、本発明の光触媒体は空調機や排ガ
ス処理装置の機体あるいはフィルター、便所や建築用の
屋内壁板、防藻観賞用水槽壁、水泳用プール壁などに利
用が可能である。

【００２０】

【実施例】光触媒体製造の実施例 （実施例１）基体としては、直径２０μｍ、長さ５ｍｍ
のＳＵＳ繊維をＳＵＳ３１６製平織金網の上に散布、１
１００℃で５時間焼結後圧延（圧下率５０％）して作成
した金属製不織布（厚さ０．２ｍｍ、表面方向の開口の
大きさ７０μｍ（平均値））を有するものを使用した。
図３はＳＵＳ繊維を示す模式図、図４は焼結後圧延され
たＳＵＳ繊維を示す模式図である。図４から、焼結され
たＳＵＳ繊維は交差した部分が互いに固着されているこ
とがわかる。

【００２１】次に光触媒機能材として、アルモファス型
過酸化チタン水溶液（０．８４ｗ％）：アナターゼ型酸
化チタン水溶液（０．８４ｗ％）：コロイダルシリカ水
溶液（０．８４ｗ％）を３：７：０．１の割合で混合し
て基板の表面に０．７ｇ／２５ｃｍ²（ｗｅｔ状態）の
吹付けをする。そして、常温乾燥の上、加熱乾燥（３０
０℃×１ｈｒ）をして光触媒体とした。

【００２２】（実施例２）吸着・光触媒機能材として、
アモルファス型過酸化チタン水溶液（０．８４％）：ア
ナターゼ型酸化チタン水溶液（０．８４％）：コロイダ
ルシリカ水溶液（０．８４％）：ヤシガラ活性炭（他の
水溶液重量換算）を３：３：０．１：０．３の割合で混
合して実施例１の基板の表面に０．６ｇ／２５ｃｍ
²（ｗｅｔ状態）の吹き付けをする。そして全体を加熱
乾燥（３００℃×１ｈｒ）をして光触媒体とした。

【００２３】図５は平板に構成した光触媒体１をフレー
ム７内に嵌め込むと共に励起波長の電磁波供給源として
の蛍光灯８を一体に組み込んだ光触媒装置９である。光
触媒体１は実施例１に示したものであり、フレーム７は
ステンレス鋼で矩形に形成されている。両側の縦枠を構
成するフレーム材は蛍光灯８を収納する空間を備える。
したがって、フレーム７を上方から見た場合、断面形状
に相当する長い矩形となるが、その対角線に沿って平板
の光触媒体１が配置されている。この構造であると一方
の蛍光灯８によって光触媒体１の一面（表）が、また、
他方の蛍光灯８によって他面（裏）が照射されてそれぞ
れの面の光触媒機能層が活性化される。蛍光灯８からの
紫外線は光触媒体１の表面に一側方向から照射される
が、光触媒体１表面は金属製不織布の凹凸面で反射され
蛍光灯側から見て影となる部分にも紫外線が到達し、光
触媒体表面の光触媒機能層は前面がほぼ活性化され、効
率のよい光触媒機能が発揮される。この光触媒装置９
は、通気性があるのでフィルターとしてはもちろん、室
内空気の浄化装置を兼ねたパーティションとしても使用
できる。

【００２４】図６は、野菜などを保存しておく低温収納
室１０を断面で示している。低温収納室１０は図示して
いない扉で密閉されるものであるが、箱形の外壁１１の
内部に間隔１２を取って内張りの形で実施例１に示した
平板の光触媒体１が取り付けられている。天井部の間隔
１２には対角線の配置に平板型反射板１３とその両側に
紫外線供給源としての蛍光灯８が配置されている。平板
型反射板１３は図７（ａ）のように両面に反射片１４が
形成されて両側の蛍光灯８からの紫外線を同じ方向、す
なわち天井の光触媒体１の方向に反射するものである。
なお、中央隔壁のようにパネルの両面に光触媒機能層が
存在する場合には、図７（ｂ）のように両面に反射層１
８を備えた反射板１３を用いる。反射層１８は、例えば
ステンレス鋼板１９の両面に焼き付けたＳＵＳ粒子の積
層によって構成されている。粒子は鋼板１９側が小径で
密に、基板から離れた側が大径で粗に配列されている。
壁部の間隔１５には内側を鏡面とした楕円湾曲の反射板
１６とその中央部の内側に紫外線供給源としての蛍光灯
８が配置されている。各空間１３、１５は天井部両側の
ダクト１７に通じ、循環ポンプによって収納室１０の内
部空気は内壁である光触媒体１を通過して循環する。そ
して、光触媒体１を通過する際に空気中に浮遊するエー
テルや臭気など野菜の保存に不都合な有機化合物が酸化
・還元作用で分解される。内壁としての光触媒体１は、
実施例のように基体２が成形性を有する場合は平板を組
合わせて構成するのではなく、プレス加工で一挙に容器
形に形成することもできる。光触媒機能層の剥離が問題
となる場合は基体２をプレス加工後に光触媒機能層を形
成すればよい。

【００２５】図８は、便所の脱臭対策として光触媒体１
を用いた例であり、天井に間隔を取って平板とした光触
媒体１が取り付けられている。符号８は蛍光灯で、紫外
線供給源である。便所の室内空間は通常換気装置によっ
て常時室内空気が流動しており、その気流に載って臭気
のもとである浮遊有機化合物が光触媒体１に衝突し、光
触媒機能層で分解される。光触媒体１の表面は空隙を備
えた凹凸のある積層構造となっているので、浮遊有機化
合物接触や細孔を通過中に分解されて光触媒機能を受け
やすく、脱臭効果が向上する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、光触媒体は表層部に多
くの空隙と凹凸を備え、光触媒機能層の面積が大きくて
酸化・還元力が大きいと共に流体中を浮遊する有機化合
物と光触媒機能層との接触機会が多く、性能の高い光触
媒体を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光触媒体の平面図であ
る。

【図２】金属製不織布の断面を示す模式図である。

【図３】ＳＵＳ繊維を示す模式図である。

【図４】焼結されたＳＵＳ繊維を示す模式図である。

【図５】平らな光触媒装置を示した斜視図である。

【図６】低温収納庫を切断して示す正面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は共に反射板の例を示す平面図
である。

【図８】便所に利用の形態を模式的に示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光触媒体、２ 基体、３ 金網、４ 金属製不織
布、５ 光触媒機能層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平織金網とその表面に固着された金属製
   不織布とを有する基体とその表面に形成された光触媒機
   能層とを有することを特徴とする光触媒体。
2. 【請求項２】 金属製不織布は、５０〜１０００μｍの
   孔径を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒
   体。
3. 【請求項３】 平織金網はステンレス鋼あるいはＡｌ、
   Ｔｉ又はＣｕ及びその合金の中から選ばれた、いずれか
   １種の金属材料からなる線材で形成されると共に、金属
   製不織布はステンレス鋼あるいはＡｌ、Ｔｉ又はＣｕ及
   びその合金の中から選ばれた、いずれか１種の金属材料
   からなる繊維を散布、焼結して作成されることを特徴と
   する請求項２に記載の光触媒体。