JPS62260717A - Optical semiconductor and production thereof - Google Patents

Optical semiconductor and production thereof

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JPS62260717A
JPS62260717A JP61103009A JP10300986A JPS62260717A JP S62260717 A JPS62260717 A JP S62260717A JP 61103009 A JP61103009 A JP 61103009A JP 10300986 A JP10300986 A JP 10300986A JP S62260717 A JPS62260717 A JP S62260717A
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寛 福井
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秀之 五明
Junichi Koyama
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to obtain a white semiconductor safely usable for living goods, etc., by supporting a silica based film on the surface of a titanium oxide substrate. CONSTITUTION:The surface of titanium oxide is coated with a silicon compound and fired to form a silica based film thereon and give the aimed optical semiconductor without problems in safety for the skin. Since the color of the semiconductor is white, a large amount thereof can be blended in face powder and the activity is hardly deteriorated with time. The above-mentioned optical semiconductor is produced by putting, e.g. given amounts of fine titanium oxide particles and tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane into separate small containers and allowing the small containers to stand in a hermetically sealed container at room temperature. The resultant fine titanium oxide particles treated with the silicone are then fired in an electric furnace in the absence of air under given condition.

Description

【発明の詳細な説明】 〔卒業上の利用分野〕 本発明は酸化チタン基材表面にシリカ系皮膜を担持した
光半導体とその製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Graduation field of application] The present invention relates to an optical semiconductor having a silica-based film supported on the surface of a titanium oxide base material and a method for producing the same.

この光半導体は光殺菌剤として化粧品、医薬品、包装材
料、センサーに用いることができるだけではなく、光脱
臭剤への利用や汚水処理等にも応用可能である。また、
光触媒として水の分解による水素発生、更にアミノ酸や
ペプチドの合成に利用することもできる。
This optical semiconductor can be used not only as a photosterilizer in cosmetics, pharmaceuticals, packaging materials, and sensors, but also as a photodeodorizer and in sewage treatment. Also,
It can also be used as a photocatalyst to generate hydrogen by decomposing water and to synthesize amino acids and peptides.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

二酸化チタンはそれ自体が光半導体であり、そのバンド
ギャップ以上のエネルギーの光で照射されると、伝導帯
に、は電子が発生し、価電子帯には正孔が生じる。この
エネルギーに冨んだ電子および正孔によって生じる電子
移動反応により、殺菌効果を示したり、様々な化学反応
を起こさせることができる。特に二酸化チタンの場合に
は、微粒子にして白金や酸化ルテニウムを担持させると
光触媒能が著しく向上することが知られている。
Titanium dioxide itself is an optical semiconductor, and when it is irradiated with light with an energy higher than its band gap, electrons are generated in the conduction band and holes are generated in the valence band. Electron transfer reactions caused by these energetic electrons and holes can exhibit sterilizing effects and cause various chemical reactions. Particularly in the case of titanium dioxide, it is known that the photocatalytic ability of titanium dioxide is significantly improved if it is formed into fine particles and supported with platinum or ruthenium oxide.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、従来用いられてきた白金黒/二酸化チタ
ン系などの光半導体では、光触媒能は確かに向上してい
るが、色が黒くなること、コストが高いこと、経時で活
性が低下してしまうこと、安全性が充分でないこと等の
問題点があった。従って、触媒反応などに用いることは
できても、生活用品等への利用は不可能に近かった。例
えば、アクネ抑制性の化粧料の調製を企図した場合に、
皮膚上に存在するアクネ菌を不活性にする成分として薬
剤を配合すると、その生理作用が皮膚に悪影響を与える
場合がある。一方、白金黒/二酸化チタン系の光半導体
は色が黒いので粉白粉には多量に配合することができず
、又白金それ自体の皮膚への安全性にも問題があり、使
用することは困難であった。
However, conventionally used photosemiconductors such as platinum black/titanium dioxide type have certainly improved photocatalytic ability, but they have problems such as darkening of the color, high cost, and decrease in activity over time. However, there were problems such as insufficient safety. Therefore, although it could be used for catalytic reactions, it was almost impossible to use it for household products. For example, when preparing an acne-suppressing cosmetic,
When a drug is added as an ingredient to inactivate acne bacteria present on the skin, its physiological effects may have an adverse effect on the skin. On the other hand, platinum black/titanium dioxide-based photosemiconductors are black in color, so they cannot be incorporated in large quantities into white powder, and platinum itself has safety issues for the skin, making it difficult to use. Met.

従って、本発明の目的は、生活用品等に安全に利用する
ことのできる白色の光半導体を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a white optical semiconductor that can be safely used in daily necessities and the like.

C問題点を解決するための手段〕 前記の目的は、本発明により、酸化チタン基材の表面に
シリカ系皮膜を担持する光半導体によって達成すること
ができる。
Means for Solving Problem C] According to the present invention, the above object can be achieved by an optical semiconductor in which a silica-based film is supported on the surface of a titanium oxide base material.

すなわち、第1の本発明は酸化チタン基材の表面にシリ
カ系皮膜を担持してなる光半導体である。
That is, the first aspect of the present invention is an optical semiconductor comprising a titanium oxide base material with a silica-based film supported on its surface.

本明細書において「光半導体」とは、電気伝導性が金属
と絶縁体の中間にある半導体で、電解液中で表面に光を
照射すると光効果を発生するものであり、光励起条件下
で酸化還元反応や電極反応等を生じるものを意味する。
In this specification, the term "photosemiconductor" refers to a semiconductor whose electrical conductivity is between that of metals and insulators, which generates a light effect when its surface is irradiated with light in an electrolytic solution, and which undergoes oxidation under photoexcitation conditions. It means something that causes reduction reactions, electrode reactions, etc.

本発明で用いる酸化チタン基材は二酸化チタン、低次酸
化チタンまたはそれらの混合物からなる。
The titanium oxide base material used in the present invention is made of titanium dioxide, lower titanium oxide, or a mixture thereof.

二酸化チタンは、結晶型がアナターゼ型、ルチル型、ブ
ルツカイト型のいずれでもよく、これらの混合体でもよ
い。低次酸化チタンとは、Ti0nにおいてnが2未満
のものをいう。酸化チタン基材の形状は任意のものであ
ることができるが、一般に粉末状基材を使用する。、好
ましい基材粉末の粒子径は0.08〜10μ、特には0
.O1〜1μである。
The crystal form of titanium dioxide may be anatase type, rutile type, brutzite type, or a mixture thereof. Low-order titanium oxide refers to Ti0n in which n is less than 2. Although the shape of the titanium oxide base material can be arbitrary, a powder base material is generally used. , the preferred particle size of the base powder is 0.08 to 10μ, particularly 0.
.. O1-1μ.

本発明の光半導体表面を被覆するシリカ系皮膜はケイ素
と酸素とから本質的に構成されるケイ素酸化物、または
基材表面の酸化チタンと更に結合したケイ素と酸素とチ
タンとから本質的に構成されるケイ素・チタン複合酸化
物からなる。更に、5i−Cを含むケイ素・炭素複合体
を含んでいてもよい。前記のケイ素酸化物におけるケイ
素:酸素のモル比は1:約θ、5〜2.5)であり、前
記のケイ素・チタン複合酸化物におけるケイ素:チタン
:酸素のモル比は1:約(0,1〜9.02:約(1,
5〜20)である。一般に、前記のシリカ系皮膜は、基
材との境界面が前記ケイ素・チタン複合酸化物からなり
、その他の部分はケイ素酸化物からなる。前記皮膜の厚
さは500Å以下、好ましくは4人〜100人である。
The silica-based film coating the optical semiconductor surface of the present invention is composed of silicon oxide essentially consisting of silicon and oxygen, or essentially composed of silicon, oxygen, and titanium further combined with titanium oxide on the base material surface. It consists of silicon and titanium composite oxide. Furthermore, a silicon/carbon composite containing 5i-C may be included. The molar ratio of silicon:oxygen in the silicon oxide is 1:about θ, 5 to 2.5), and the molar ratio of silicon:titanium:oxygen in the silicon-titanium composite oxide is 1:about (0 , 1-9.02: Approximately (1,
5 to 20). Generally, in the silica-based film, the interface with the base material is made of the silicon-titanium composite oxide, and the other parts are made of silicon oxide. The thickness of the coating is 500 Å or less, preferably 4 to 100 Å.

また、シリカ系皮膜は、光半導体の重量を基準として、
約0.1〜30重量%好ましくは1.0〜10.0重量
%の量で光半導体上に担持されている。担持量は酸化チ
タン基材の比表面積によって異なり、比表面積の大きい
もの程担持量は大きくなるが、通常用いられる粒子径1
0μ以下の基材においても0.1重量%では担持量が少
なく効果があられれない。また30%重量以上ではシリ
カ系皮膜が厚くなるので同様に効果がなくなる。
In addition, the silica-based film is based on the weight of the optical semiconductor.
It is supported on the optical semiconductor in an amount of about 0.1 to 30% by weight, preferably 1.0 to 10.0% by weight. The supported amount varies depending on the specific surface area of the titanium oxide base material, and the larger the specific surface area, the larger the supported amount.
Even in a base material with a diameter of 0μ or less, if the amount is 0.1% by weight, the supported amount is too small to produce any effect. Moreover, if the weight exceeds 30%, the silica-based film becomes thick, so that the effect is similarly lost.

本発明にかかる光半導体は白色で人体に対する安全性が
高いので医薬品、化粧品等に用いることができる。光を
照射した時の殺菌効果は大腸菌、アクネ凹など多種の菌
に対して有効であり、この作用により、塗布箇所の滅菌
が可能である。また、光触媒作用としても選択的な酸化
を行うことができ、触媒としての利用も可能である。
The optical semiconductor according to the present invention is white and highly safe for the human body, so it can be used in medicines, cosmetics, etc. The bactericidal effect when irradiated with light is effective against various types of bacteria such as Escherichia coli and acne scars, and this action makes it possible to sterilize the area where it is applied. In addition, selective oxidation can be performed as a photocatalyst, and it can also be used as a catalyst.

第2の本発明は前記の光半導体を得る製法であって、そ
の製法は酸化チタン基材の表面にケイ素化合物を被覆し
た後で焼成することからなる。
The second aspect of the present invention is a manufacturing method for obtaining the optical semiconductor described above, which comprises coating the surface of a titanium oxide base material with a silicon compound and then firing it.

本発明方法では、最初に酸化チタン基材の表面にケイ素
化合物の被覆層を形成する。被覆層の形成は、酸化チタ
ン基材に対してケイ素化合物を固相、液相または気相の
、状態で接触させることによって行なう。均一で薄い被
覆層を形成することのできる方法を使用することが好ま
しい。
In the method of the present invention, a coating layer of a silicon compound is first formed on the surface of a titanium oxide base material. The coating layer is formed by contacting the titanium oxide base material with a silicon compound in a solid, liquid or gas phase. It is preferable to use a method that can form a uniform and thin coating layer.

ケイ素化合物として無機ケイ素化合物例えば水ガラス等
を使用することができる。しかしながら、有機ケイ素化
合物を使用することが好ましい。有機ケイ素化合物とし
ては、クロロシランやアルコキシシランのようなシラン
類や様々な官能基を有したシロキサン類を用いることが
できる。シロキサン類としては、例えばヒドロキシ変性
、アミノ変性、カルボキシル変性、エポキシ変性、メタ
クリロキシ変性、フッ素変性、メルカプト変性、アルキ
ル変性、フェニル変性などのシロキサン類を用いること
ができる。この中でも、5i−Hを有するポリシロキサ
ンが酸化チタン基材上で均一な被覆層を形成することを
本発明者らは見出した。
Inorganic silicon compounds such as water glass can be used as the silicon compound. However, preference is given to using organosilicon compounds. As the organosilicon compound, silanes such as chlorosilane and alkoxysilane, and siloxanes having various functional groups can be used. As the siloxanes, for example, hydroxy-modified, amino-modified, carboxyl-modified, epoxy-modified, methacryloxy-modified, fluorine-modified, mercapto-modified, alkyl-modified, and phenyl-modified siloxanes can be used. Among these, the present inventors have found that polysiloxane having 5i-H forms a uniform coating layer on a titanium oxide substrate.

すなわち、ケイ素化合物として式 (式中、Rは一価の有機基であり、aは1または2であ
り、そしてbはOllまたは2であるが、但しaとbと
の和は3を越えないものとする)で示される単位少なく
とも1個を1分子中に有するオルガノハイドロジエンポ
リシロキサンを用いれば、基材上で5i−H基同志が架
橋しtSi−0−3iの結合が生じシリコーン重合体が
得られる。本発明者らが見出したところによれば、5i
=H基同志の架橋は酸化チタン基材表面に存在する活性
点の作用によって進行するので、触媒の添加は全く不必
要である。こうしそ形成されるシリコーン被覆層をもつ
酸化チタン基材を焼成すると、均一で薄いシリカ系皮膜
を担持する光半導体が得られる。本発明では、薄く均一
なシリカ系皮膜で基材表面全体を覆うことが最も好まし
い。薄く均一なシリカ系皮膜を基材表面全体に形成する
ためには、従来の水ガラスで基材を被覆してから焼成す
る方法などでは不充分である。最初に、基材をケイ素化
合物で処理して、基材上にケイ素化合物の均一な被覆層
を形成し、続いてそれを焼成する方法が最も有効である
。酸化チタン基材上にケイ素化合物を均一に被覆する方
法としては、式または式 (上記各式中、R1〜RIlは互いに同一でも異なって
もよく、水素原子、アルキル基またはアリール基であり
、kおよびnはそれぞれ正の整数であるが、但し 3≦に≦100および1≦n≦100 の値を満足するものとする) で表されるシリコーン化合物1種または2種以上を使用
して酸化チタン基材上で重合させる方法がある。この場
合、シロキサン結合の開環重合のみでもある程度の重合
が可能であるが、上述したように5i−H基を有するも
のはさらに重合が良好に起こる。
That is, as a silicon compound, the formula (wherein R is a monovalent organic group, a is 1 or 2, and b is Oll or 2, provided that the sum of a and b does not exceed 3) If an organohydrodiene polysiloxane having at least one unit represented by is obtained. According to the findings of the present inventors, 5i
Since the crosslinking between =H groups proceeds by the action of active sites present on the surface of the titanium oxide base material, the addition of a catalyst is completely unnecessary. When the titanium oxide substrate with the silicone coating layer thus formed is fired, an optical semiconductor carrying a uniform and thin silica-based film is obtained. In the present invention, it is most preferable to cover the entire surface of the substrate with a thin and uniform silica-based film. In order to form a thin and uniform silica-based film over the entire surface of a substrate, the conventional method of coating the substrate with water glass and then firing it is insufficient. The most effective method is to first treat the substrate with a silicon compound to form a uniform coating layer of the silicon compound on the substrate, followed by firing it. As a method for uniformly coating a silicon compound on a titanium oxide substrate, the formula or formula (in each of the above formulas, R1 to RIl may be the same or different from each other and are a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and k and n are positive integers, provided that they satisfy the following values: 3≦≦100 and 1≦n≦100). There is a method of polymerizing on a substrate. In this case, a certain degree of polymerization is possible only by ring-opening polymerization of siloxane bonds, but as mentioned above, polymerization occurs more favorably with those having a 5i-H group.

式(B)の化合物としては、ジハイドロへキサメチルシ
クロテトラシロキサン、トリハイドロペンタメチルシク
ロテトラシロキサン、テトラハイドロテトラメチルシク
ロテトラシロキサン、ジハイドロオクタメチルシクロペ
ンタシロキサン、トリハイドロヘプタメチルシクロペン
タシロキサン、テトラハイドロヘキサメチルシクロペン
タシロキサン、ペンタハイドロペンタメチルシクロペン
タシロキサンのように1分子中に水素原子が二個以上存
在するものが望ましい。また、水素原子が多すぎるとケ
イ素原子に二個の水素原子が結合するものができるので
入手が困難である。
Examples of the compound of formula (B) include dihydrohexamethylcyclotetrasiloxane, trihydropentamethylcyclotetrasiloxane, tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane, dihydrooctamethylcyclopentasiloxane, trihydroheptamethylcyclopentasiloxane, tetra Those having two or more hydrogen atoms in one molecule are desirable, such as hydrohexamethylcyclopentasiloxane and pentahydropentamethylcyclopentasiloxane. Furthermore, if there are too many hydrogen atoms, two hydrogen atoms bond to a silicon atom, making it difficult to obtain.

式(C)の化合物も同様に1分子中に水素原子が二つ以
上存在するもの、例えば式 の化合物等が望ましい。
Similarly, the compound of formula (C) is preferably one in which two or more hydrogen atoms are present in one molecule, such as a compound of the formula.

前記の式(B)または式(C)の化合物による基材の処
理は液相で行なう以外に、ボールミルを用いた固相でも
行うことができるが、固相の場合には粒子形等が変化す
ることがあり注意を要する。
The treatment of the substrate with the compound of formula (B) or formula (C) above can be carried out not only in liquid phase but also in solid phase using a ball mill, but in the case of solid phase, the particle shape etc. may change. Caution is required.

最も好ましい処理方法、は以下の方法である。式(B)
でに=3〜7の揮発性環状シリコーンの1種または2種
以上および/または式(C)でn=O〜6の揮発性直鎖
シリコーン1種または2種以上と酸化チタンとを各別の
開放容器に入れ、これらの容器を共通の密閉系に放置し
ておくと揮発性シリコーンが酸化チタン表面に分子状で
吸着する。
The most preferred treatment method is the following method. Formula (B)
One or more volatile cyclic silicones with n = 3 to 7 and/or one or two or more volatile linear silicones with formula (C) where n = O to 6 and titanium oxide, respectively. When the titanium oxide is placed in an open container and these containers are left in a common closed system, volatile silicone will be adsorbed in molecular form on the surface of the titanium oxide.

揮発性シリコーンによる基材の気相処理は、開放系で行
なうこともできる。この場合には、前記の揮発性シリコ
ーンを適当なキャリアガスで基材上に運ぶのが好ましい
The gas phase treatment of the substrate with volatile silicone can also be carried out in an open system. In this case, it is preferable to carry the volatile silicone onto the substrate with a suitable carrier gas.

この状態では揮発性シリコーンがその温度での分圧で揮
散し、酸化チタンの上で吸着平衡を保っている。ここで
基材表面に重合活性がなければ、基材を取出したときに
揮発性シリコーンが脱着して基材は元の表面に戻る。し
かし、重合活性があれば、シリコーン化合物が基材上で
重合する。重合すると、基材表面の揮発性シリコーンの
分圧が下がるので、容器中の揮発性シリコーンがさらに
揮発して基材上に供給される− 表面で重合を起こすためには一般に熱を用いるか、また
は重合用触媒を用いるが、本発明者らの得た知見による
と、酸化チタン表面には5i−H基同志を架橋し5i−
0−3iの結合を生成させる触媒作用のあることがわか
った。すなわち、酸化チタン表面に吸着した揮発性シリ
コーンは、この表面活性によって次々と架橋した網目状
のシリコーン樹脂を形成する。このようにして基材表面
がシリコーン樹脂で被覆されると、酸化チタン表面の表
面活性点が封鎖されてしまい、その後の吸着、架橋反応
が進行せず被覆層の形成が停止する。
In this state, volatile silicone volatilizes due to the partial pressure at that temperature and maintains an adsorption equilibrium on titanium oxide. If there is no polymerization activity on the surface of the base material, when the base material is removed, the volatile silicone will be desorbed and the base material will return to its original surface. However, if there is polymerization activity, the silicone compound will polymerize on the substrate. Upon polymerization, the partial pressure of the volatile silicone on the surface of the substrate decreases, so that the volatile silicone in the container is further volatilized and delivered onto the substrate - heat is generally used to cause polymerization on the surface, or Alternatively, a polymerization catalyst is used, but according to the knowledge obtained by the present inventors, 5i-H groups are cross-linked to each other on the titanium oxide surface.
It was found that it has a catalytic effect to generate a 0-3i bond. That is, the volatile silicone adsorbed on the surface of titanium oxide forms a mesh-like silicone resin that is successively crosslinked by this surface activity. When the surface of the substrate is coated with the silicone resin in this manner, the surface active sites on the titanium oxide surface are blocked, and subsequent adsorption and crosslinking reactions do not proceed, stopping the formation of the coating layer.

その後脱気すると、未反応の揮発性シリコーンが除去さ
れ、シリコ、−ン樹脂のみで被覆された酸化チタン基材
が得られる。
Thereafter, by degassing, unreacted volatile silicone is removed, and a titanium oxide base material coated only with silicone resin is obtained.

こうして得られるケイ素化合物被覆層をもつ酸化チタン
基材を、続いて焼成工程にかけ、前記基材表面にシリカ
系皮膜を形成する。焼成温度は300〜1100℃好ま
しくは400℃〜800℃である。
The titanium oxide base material having the silicon compound coating layer thus obtained is then subjected to a firing process to form a silica-based film on the surface of the base material. The firing temperature is 300-1100°C, preferably 400-800°C.

300℃以下ではメチル、基等の有機基が残存し、11
00℃以上では基材の凝集が生じるため好ましくない。
At temperatures below 300°C, organic groups such as methyl and groups remain, and 11
Temperatures of 00° C. or higher are not preferable because agglomeration of the base material occurs.

焼成時間は2〜24時間である。焼成雰囲気は空気中、
真空中、窒素気流中、アンモニア気流中、水素気流中の
いずれでも良い。空気気流中で焼成すると基材は二酸化
チタンになる。空気気流中以外の場合には低次酸化チタ
ンが生成し、またアンモニア気流中では窒化チタンや窒
化ケイ素が一部に形成される場合があるが、いずれの場
合にも焼成生成物を光半導体として用いることができる
Firing time is 2 to 24 hours. The firing atmosphere is in the air.
It may be in a vacuum, in a nitrogen stream, in an ammonia stream, or in a hydrogen stream. When fired in a stream of air, the base material becomes titanium dioxide. Low-order titanium oxide is generated when not in an air stream, and titanium nitride or silicon nitride may be partially formed in an ammonia stream, but in either case, the fired product cannot be used as an optical semiconductor. Can be used.

こうして得られる本発明の光半導体の成分構成は、X線
光電子分光分析、赤外分光分析、X線回折等によって推
定することができる。
The composition of the optical semiconductor of the present invention thus obtained can be estimated by X-ray photoelectron spectroscopy, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, or the like.

本発明の光半導体は白色で、光殺菌作用、光触媒作用等
に優れており、また白金担持二酸化チタンと比較して経
時での劣化が少ないものである。
The optical semiconductor of the present invention is white, has excellent photosterilizing action, photocatalytic action, etc., and is less likely to deteriorate over time than platinum-supported titanium dioxide.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、こ
れは本発明を限定するものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

製造例 1 (1)二酸化チタン微粒子(0,025am)100g
とテトラヒドロテトラメチルシクロテトラシロキサン2
0gとを別々の小容器に入れ、それらの小容器を室温で
密閉容器にて放置した。96時間後に二酸化チタン微粒
子を取り出し重量を測定したところ107.85gのシ
リコーン処理酸化チタン微粒子が得られ、さらに50℃
の乾燥器に24時間放置したところシリコーン処理二酸
化チタン微粒子104.80 gが得られた。
Production example 1 (1) Titanium dioxide fine particles (0,025am) 100g
and tetrahydrotetramethylcyclotetrasiloxane 2
0 g were placed in separate small containers, and the small containers were left in a closed container at room temperature. After 96 hours, the titanium dioxide fine particles were taken out and weighed, and 107.85 g of silicone-treated titanium oxide fine particles were obtained.
When the mixture was left in a dryer for 24 hours, 104.80 g of silicone-treated titanium dioxide fine particles were obtained.

このシリコーン処理二酸化チタン微粒子を電気炉中にお
いて空気存在下で500°Cで120分間焼成したとこ
ろ、シリカ系皮膜をもつ二酸化チタン微粒子104.5
0 gが得られた。
When the silicone-treated titanium dioxide fine particles were fired at 500°C for 120 minutes in the presence of air in an electric furnace, the titanium dioxide fine particles with a silica-based film were found to have a silica-based coating.
0 g was obtained.

(2)前記製造例1 (1)の各工程段階での生成物の
構成について、X線光電子分光分析装置で解析を行った
(2) The structure of the product at each process step in Production Example 1 (1) was analyzed using an X-ray photoelectron spectrometer.

分析装置としてはアルバック・ファイ社製ESCA−5
300を、X線源としては15KVデユアルアノ一ドM
g300Wを、エネルギー分析器としては半球静電型分
析器(SCA)を、検出器としてはPSD(ポジション
・センシティブ・ディテクタ)をそれぞれ用いた。結合
エネルギーはCt Sの値を標準として補正して行い、
O〜1000eVの範囲で測定を行った。
The analyzer is ESCA-5 manufactured by ULVAC-PHI.
300, and 15KV dual anode M as the X-ray source.
g300W, a hemispherical electrostatic analyzer (SCA) as an energy analyzer, and a PSD (position sensitive detector) as a detector. The binding energy was determined by correcting the value of CtS as a standard.
Measurements were performed in the range of 0 to 1000 eV.

X線光電子分光分析の結果を第1図に示す。第1図にお
いて、(a)は二酸化チタンの測定結果を示す。Tiの
オージェ(T iA) 、T izs軌道およびTi2
.軌道を示す結合エネルギーと0のオージェ(OA)お
よび0い軌道を示す結合エネルギーとが観察され、表面
にチタンの酸化物、すなわち酸化チタンが存在している
ことを示している。
The results of X-ray photoelectron spectroscopy are shown in FIG. In FIG. 1, (a) shows the measurement results for titanium dioxide. Ti Auger (T iA), T izs orbit and Ti2
.. A bond energy indicating an orbital, a zero Auger (OA), and a bond energy indicating a zero orbit were observed, indicating that an oxide of titanium, that is, titanium oxide, is present on the surface.

第1図の(b)は、焼成前のシリコーン処理二酸化チタ
ンの測定結果であり、(C)は500℃で焼成した生成
物の測定結果である。いずれの場合にもTiやOに起因
する結合エネルギー以外にSi□軌道および5iZF軌
道が観察され、Si化合物が。
FIG. 1(b) shows the measurement results for silicone-treated titanium dioxide before firing, and FIG. 1(C) shows the measurement results for the product fired at 500°C. In any case, Si□ orbital and 5iZF orbital were observed in addition to the bond energy due to Ti and O, and Si compound.

表面に存在することを示している。(b)と(c)とに
おいては5izp軌道はいずれも102.3 e Vを
示し差が認められなかった。
It shows that it exists on the surface. In (b) and (c), the 5izp orbital both showed 102.3 eV, and no difference was observed.

(b)と(c)との構成比を光電子スペクトルから求め
たところ、(b)はT i =14.58 、0 =5
2.54 、  C=24.09 S i =8.08
.  (c)はTi=14.78 、  O=57.4
9 、  C=20.67 、  S i=7.06で
あり、焼成によってCが減少し0が増加していることが
わかった。これは、(b)におけるシリコーンの5iC
Hz基が焼成により5i−0の結合に変化したことを示
しているものと思われる。
When the composition ratio of (b) and (c) was determined from the photoelectron spectrum, (b) had T i =14.58, 0 =5
2.54, C=24.09 S i =8.08
.. (c) is Ti=14.78, O=57.4
9, C=20.67, S i=7.06, and it was found that C decreased and 0 increased by firing. This is the 5iC of silicone in (b)
This seems to indicate that the Hz group was changed into a 5i-0 bond by firing.

(3)前記製造例1 (1)の各工程段階の生成物につ
いて赤外分光光度計による検討を行った。
(3) The products of each process step in Production Example 1 (1) were examined using an infrared spectrophotometer.

赤外分光光度計としてはDisilab社製FTS−1
5Gを用いた。測定は、試料100mgとKBrFA末
 −900mgとを均一に混合し、拡散反射スペクトル
測定用セルにつめ、以下の条件で実施した。
The infrared spectrophotometer is FTS-1 manufactured by Disilab.
5G was used. The measurement was carried out under the following conditions by uniformly mixing 100 mg of the sample and -900 mg of KBrFA powder, filling it in a diffuse reflection spectrum measurement cell.

分解能:1cm−’ 積算回数=100回 第2図に赤外吸収スペクトルを示す。(a)は二酸化チ
タンのスペクトルを示し、(b)は焼成前のシリコーン
被覆二酸化チタンのスペクトルを示す。(b)には、(
a)にみられない1270cm−’の5iCH3に起因
する吸収と2170cm−’の5i−H%に起因する吸
収とがみられる。このことがら、(b)の焼成曲微粒子
は5iCH:+および5i−Hを有するシリコーンで確
実に被覆されていることがわかる。
Resolution: 1 cm-' Number of integrations = 100 Figure 2 shows the infrared absorption spectrum. (a) shows the spectrum of titanium dioxide, and (b) shows the spectrum of silicone-coated titanium dioxide before firing. In (b), (
Absorption caused by 5iCH3 at 1270 cm-' and absorption caused by 5i-H% at 2170 cm-', which are not seen in a), are observed. From this, it can be seen that the fired curved fine particles of (b) are reliably coated with silicone having 5iCH:+ and 5i-H.

これに対して、焼成生成物のスペクトルを示す(c)に
は3iCHtおよび5i−Hに起因する吸収が共に消失
し、代わりに3700〜3800cm−’の吸収が現れ
る。この吸収は5i−OHに起因するものと思われる。
On the other hand, in (c) showing the spectrum of the calcined product, both the absorptions due to 3iCHt and 5i-H disappear, and absorption at 3700 to 3800 cm-' appears instead. This absorption is believed to be due to 5i-OH.

従って、前記(2)の光電子スベクトルの結果から、焼
成生成物の表面にSiが確実に存在していることが分か
つているので、焼成生成物の表面には無機のSt化合物
であるSiO□が生成していることが推定される。
Therefore, from the photoelectron svector results in (2) above, it is known that Si is definitely present on the surface of the fired product, so SiO□, an inorganic St compound, is present on the surface of the fired product. It is estimated that this is generated.

(4)前記製造例1 (1)の各工程段階の微粒子につ
いてXvA回折による検討を行った。
(4) The fine particles at each step of the process in Production Example 1 (1) were examined by XvA diffraction.

X線回折は日本電子社製JRX−12V−Aを用い、タ
ーゲットはCu (KCl線)で40KV、100mA
で行った。フィルターはモノクロメータ−を、ディテク
ターはSCを用いた。第3図に焼成生成物のX線回折結
果を示す。この結果から実施例1(1)の焼成生成物の
主成分は二酸化チタンであり、アナターゼ型の方がルチ
ル型よりも多いことがわかる。このX線回折パターンは
、未処理二酸化チタンおよび焼成前シリコーン被覆二酸
化チタンでもそれぞれ同じであり、500℃の焼成では
元のアナターゼ型ニルチル型の比が変化しないことを示
している。また、焼成によって生成したシリカ系化合物
はX線回折で観察されなかったので、微量であることが
分かる。
For X-ray diffraction, JRX-12V-A manufactured by JEOL Ltd. was used, and the target was Cu (KCl ray) at 40 KV and 100 mA.
I went there. A monochromator was used as a filter, and an SC was used as a detector. FIG. 3 shows the results of X-ray diffraction of the fired product. This result shows that the main component of the fired product of Example 1 (1) is titanium dioxide, and the anatase type is more abundant than the rutile type. This X-ray diffraction pattern is the same for the untreated titanium dioxide and the silicone-coated titanium dioxide before firing, indicating that the original anatase-niltile ratio does not change after firing at 500°C. Further, since the silica-based compound produced by the calcination was not observed by X-ray diffraction, it can be seen that the amount was very small.

以上のことから、実施例1  (1)の焼成生成物は主
成分が二酸化チタン(アナターゼ型〉ルチル型)であり
、表面に薄いシリカ系皮膜を有したものであることが推
、定できる。
From the above, it can be inferred that the fired product of Example 1 (1) has titanium dioxide (anatase type>rutile type) as the main component and has a thin silica film on the surface.

殺菌活性試験例 (a)大腸菌に対する光膜菌活性 予め24時間肉汁培地(all 7 )にて前培養した
大腸菌(Esherichia coli ATCC8
739)を0.1Mリン酸緩衝液(pH7)に懸濁し、
3.5. X 10 ’ cells/mlの細胞懸濁
液を調製した。一方、100m1三角フラスコに二酸化
チタン微粒子(0,025μm)または前記製造例1 
(1)で調製した本発明の光半導体粒子を50mg入れ
、上記の細胞懸濁液30m1を加えた。これらの三角フ
ラスコを緩やかに振とうさせながらハロゲンランプにて
光照射を行い(約10000ルツクス)、180分後の
生菌数をコロニー法によって測定した。これらの実験は
室温において行った。結果を以下の第1表に示す。
Bactericidal activity test example (a) Photophyte bacterium activity against Escherichia coli Escherichia coli (Escherichia coli ATCC8) precultured in broth medium (all 7) for 24 hours
739) in 0.1M phosphate buffer (pH 7),
3.5. A cell suspension of X 10' cells/ml was prepared. On the other hand, titanium dioxide fine particles (0,025 μm) or the above Production Example 1 were placed in a 100 m Erlenmeyer flask.
50 mg of the photosemiconductor particles of the present invention prepared in (1) were added, and 30 ml of the above cell suspension was added. These Erlenmeyer flasks were irradiated with light using a halogen lamp (approximately 10,000 lux) while being shaken gently, and the number of viable bacteria was measured after 180 minutes by the colony method. These experiments were conducted at room temperature. The results are shown in Table 1 below.

第1表: 属菌の生 客の・化 (単位:  cells/mj2) 第1表から明らかなように、添加物のない細胞懸濁液に
光を照射した場合も、製造例1 (1)の焼成生成物を
添加して光を照射しなかった場合も、180分後の生菌
数はほとんど変化していない。それに対し、二酸化チタ
ン微粒子を加えて光照射を行った場合には明らかに生菌
数が減少し、製造例1 (1)の焼成生成物を加えて光
を照射した場合には生菌数が更に大幅に減少しているこ
とがわかる。このことから本発明による光半導体が光の
照射を受けた場合に有効な殺菌力を示すことは明らかで
ある。
Table 1: Production Example 1 (1) Even when the baked product was added and no light was irradiated, the number of viable bacteria after 180 minutes hardly changed. On the other hand, when titanium dioxide fine particles were added and irradiated with light, the number of viable bacteria clearly decreased, and when the baked product of Production Example 1 (1) was added and irradiated with light, the number of viable bacteria decreased. It can be seen that it has further decreased significantly. From this, it is clear that the optical semiconductor according to the present invention exhibits effective bactericidal activity when irradiated with light.

(b)アクネ菌に対する光殺菌活性 予め48時間CAM寒天培地(pH7,3)にて前培養
したアクネ菌(紅並■旦酪慧erium acnesA
TCC11827)をM/15リン酸緩衝液(pH7,
2)に懸濁し、8.3 X 105cells/mA!
の細胞懸濁液を調製した。一方、100mA三角フラス
コに酸化チタン微粒子(0,025μm)または前記製
造例1(1)で調製した本発明の光半導体粒子を10m
g入れ、上記の細胞懸濁液30m1を入れた。これらの
三角フラスコを緩やかに振とうさせながら螢光燈にて光
照射を行い(約6000.ルックス)、30分間後、6
0分間後および90分間後の生菌数をコロニー法にて測
定した。これらの実験は37°Cにて行った。結果を以
下の第2表に示す。
(b) Photosterilizing activity against P. acnes P. acnes (Erium acnes A) pre-cultured on CAM agar medium (pH 7.3) for 48 hours
TCC11827) in M/15 phosphate buffer (pH 7,
2), 8.3 x 105 cells/mA!
A cell suspension was prepared. On the other hand, in a 100 mA Erlenmeyer flask, 10 m of titanium oxide fine particles (0,025 μm) or the photosemiconductor particles of the present invention prepared in Production Example 1 (1) were placed.
g, and 30 ml of the above cell suspension was added thereto. These Erlenmeyer flasks were irradiated with light using a fluorescent light (approximately 6,000 lux) while being shaken gently, and after 30 minutes, 6
The number of viable bacteria was measured after 0 minutes and after 90 minutes using the colony method. These experiments were conducted at 37°C. The results are shown in Table 2 below.

以下余白 第2 :アクネ の  のヒ (単位: cells/mJ ) 第2表から明らかなとおり、アクネ菌の場合にも大腸菌
の場合と同様の結果が得られた。しかしながら、大腸菌
の場合よりも二酸化チタンとの差が大きく、未処理の二
酸化チタンよりも光殺菌作用が強いことがわかる。
Margin 2 below: Effect of acne (unit: cells/mJ) As is clear from Table 2, results similar to those for Escherichia coli were obtained in the case of P. acnes. However, the difference with titanium dioxide is larger than in the case of E. coli, indicating that the photosterilization effect is stronger than that of untreated titanium dioxide.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はX線光電子分光分析の結果を示すグラフ、第2
図は赤外吸収スペクトルを示すグラフ、そして第3図は
X線回折の結果を示すグラフである。 第1図
Figure 1 is a graph showing the results of X-ray photoelectron spectroscopy;
The figure is a graph showing an infrared absorption spectrum, and FIG. 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、酸化チタン基材の表面にシリカ系皮膜を担持してな
る光半導体。 2、酸化チタン基材が粒子径0.008〜10μの微粒
子である特許請求の範囲第1項記載の光半導体。 3、酸化チタン基材が低次酸化チタン、アナターゼ、ル
チル、ブルッカイトまたはその混合物からなる特許請求
の範囲第1項記載の光導体。 4、シリカ系皮膜がケイ素・チタン複合酸化物である特
許請求の範囲第1項記載の光半導体。 5、シリカ系皮膜が炭化ケイ素を含む特許請求の範囲第
1項記載の光半導体。 6、酸化チタン基材の表面にケイ素化合物を被覆した後
に焼成することにより前記基材の表面にシリカ系皮膜を
形成することからなる光半導体の製法。 7、ケイ素化合物として、式 ▲数式、化学式、表等があります▼(A) (式中、Rは一価の有機基であり、aは1または2であ
り、そしてbは0、1または2であるが、但しaとbと
の和は3を越えないものとする)で示される単位少なく
とも1個を1分子中に有するオルガノハイドロジエンポ
リシロキサンを使用する特許請求の範囲第6項記載の方
法。 8、ケイ素化合物として、式 ▲数式、化学式、表等があります▼(B) または式 ▲数式、化学式、表等があります▼(C) (上記各式中、R_1〜R_8は互いに同一でも異なっ
てもよく、水素原子、アルキル基またはアリール基であ
り、kおよびnはそれぞれ正の整数であるが、但し 3≦k≦100および1≦n≦100 の値を満足するものとする) で表される化合物を使用する特許請求の範囲第6項記載
の方法。 9、焼成温度が300℃〜1100℃である特許請求の
範囲第6項記載の方法。
[Claims] 1. An optical semiconductor comprising a silica-based film supported on the surface of a titanium oxide base material. 2. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the titanium oxide base material is fine particles with a particle size of 0.008 to 10 μm. 3. The light guide according to claim 1, wherein the titanium oxide base material is composed of lower titanium oxide, anatase, rutile, brookite, or a mixture thereof. 4. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the silica-based film is a silicon-titanium composite oxide. 5. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the silica-based film contains silicon carbide. 6. A method for producing an optical semiconductor, which comprises coating the surface of a titanium oxide base material with a silicon compound and then firing it to form a silica-based film on the surface of the base material. 7. As silicon compounds, there are formulas ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (A) (wherein R is a monovalent organic group, a is 1 or 2, and b is 0, 1 or 2 However, the sum of a and b shall not exceed 3. Method. 8. As silicon compounds, there are formulas ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (B) or formulas ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (C) (In each of the above formulas, R_1 to R_8 may be the same or different. may be a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and k and n are each positive integers, provided that the following values are satisfied: 3≦k≦100 and 1≦n≦100) 7. A method according to claim 6, which uses a compound comprising: 9. The method according to claim 6, wherein the firing temperature is 300°C to 1100°C.
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