TW202319075A - 光觸媒抗菌脫臭材料、其製造方法、抗菌脫臭材及抗菌脫臭濾材 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供光觸媒抗菌脫臭材料，其抗菌性能與脫臭性能均具備充分性能。
本發明解決手段的光觸媒抗菌脫臭材料10，係由：光觸媒層1、與載持於光觸媒層1表面上的輔助觸媒7構成，且具有光觸媒層1中含有抗菌金屬4及吸附材6的構成。光觸媒層1係由氧化鈦奈米分散體2、以及分散於氧化鈦奈米分散體2中的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3及吸附材6構成。此處，載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3係在氧化鈦粒子5上載持抗菌金屬4。輔助觸媒7較佳係使用金屬粒子。
Description
本發明係關於光觸媒抗菌脫臭材料、其製造方法、抗菌脫臭材及抗菌脫臭濾材，特別係能提升抗菌性能與脫臭性能二項性能的技術。
光觸媒係藉由光的照射而發揮光觸媒機能，能分解惡臭氣體、細菌、病毒等，因而被使用為抗菌脫臭材料。然而，當沒有光照射時便不會發揮光觸媒機能。所以，為能在即使沒有光照射的狀態下仍可獲得抗菌脫臭效果，便有相關由抗菌材或吸附材、與光觸媒組合的光觸媒材料多數提案。
例如關於由吸附材與光觸媒組合的材料，本案發明者等有揭示：將由含有氧化鈦奈米分散液與吸附材構成的混合液，塗佈形成於基材上的方法(參照專利文獻1)。又，揭示由關於由抗菌金屬與光觸媒組合的材料，使分散附著抗菌金屬的氧化鈦粒子，分散載持於濾材基材表面上的方法(參照專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利6568402「吸附材-光觸媒複合型脫臭材料、其製造方法、脫臭濾材、脫臭材及其製造方法」
[專利文獻2]日本專利特開2000-70673「抗菌脫臭性光觸媒型濾材及其製造方法」
(發明所欲解決之問題)
然而，使吸附劑與光觸媒組合的方法，雖脫臭性能可充分發揮，但因為未含抗菌材，在沒有光照射的狀態下並不會發揮抗菌效果。另一方面，由光觸媒與抗菌金屬組合的材料，雖在沒有光照射的狀態下能充分發揮抗菌性能，但因為抗菌金屬會覆蓋住光觸媒的表面反應點，導致光照射狀態下的氣體分解性能降低，當氣體進行氧化分解時會有產生不偏好之中間生成物增加的問題。
緣是，本發明所欲解決的問題在於：消除該習知技術問題，提供不管抗菌性能與脫臭性能均具備充分性能的光觸媒抗菌脫臭材料。
(解決問題之技術手段)
本願發明者針對上述問題進行檢討，結果將含有氧化鈦奈米分散體、載持抗菌金屬之氧化鈦粒子、以及吸附材，且選擇性含有既定金屬微粒子的液體，塗佈於基材上並進行煅燒，藉由使該表面載持其他既定金屬微粒子便可解決，根據此發現遂完成本發明。即，供解決上述問題手段的本案專利所請求發明、或至少揭示的發明係如下。
[1]一種光觸媒抗菌脫臭材料，係由光觸媒層、以及在該光觸媒層表
面上所載持的輔助觸媒構成之光觸媒抗菌脫臭材料；其中，該光觸媒層係含有：抗菌金屬以及吸附材。
[2]如[1]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述光觸媒層係由：氧化鈦奈米分散體、以及分散於該氧化鈦奈米分散體中的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子與吸附材構成。
[3]如[2]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述輔助觸媒係金屬粒子。
[4]如[3]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述金屬粒子係白金、金、或鈀中之至少任一者。
[5]如[2]、[3]、[4]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的載持抗菌金屬，係銀、或銅中之至少任一者。
[6]如[2]、[3]、[4]、[5]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的鈦粒子係平均初級粒徑5nm以上且100nm以下。
[7]如[2]、[3]、[4]、[5]、[6]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材
料，其中，上述氧化鈦奈米分散體的平均初級粒徑係1nm以上且30nm以下。
[8]如[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述吸附材係沸石、矽膠、活性氧化鋁、活性碳、黏土礦物或矽藻土中之至少任一者。
[9]如[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子中，抗菌金屬係相對於氧化鈦粒子依莫耳比計載持0.001以上且0.1以下；上述光觸媒層的組成係將上述氧化鈦奈米分散體設為1時，依重量比計，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子係0.01以上且1.0以下、上述吸附材係0.5以上且2.0以下，且相對於該氧化鈦奈米分散體中所含的氧化鈦量，上述輔助觸媒的金屬粒子依莫耳比係載持0.00005以上且0.01以下。
[10]如[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述光觸媒層係含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子。
[11]如[10]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述層中金屬粒子係從鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、及鎳化合物中之至少任一者。
[12]如[10]、[11]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料，其中，相
相對於上述氧化鈦奈米分散體所含的氧化鈦量，上述層中金屬粒子係依重量比計含有0.00001以上且0.05以下。
[13]一種光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，係包括有：氧化鈦奈米分散體製備過程、載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程、光觸媒層用塗佈液製備過程、煅燒成膜過程、及輔助觸媒含浸載持過程；而，該氧化鈦奈米分散體製備過程，其係製備氧化鈦奈米分散體；該載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程，其係製備載持抗菌金屬之氧化鈦粒子；該光觸媒層用塗佈液製備過程，其係使用該氧化鈦奈米分散體與該載持抗菌金屬之氧化鈦粒子，製備光觸媒層形成用塗佈液；該煅燒成膜過程，其係將該塗佈液塗佈於基材上，再將其施行煅燒形成光觸媒層；該輔助觸媒含浸載持過程，其係在成膜的該光觸媒層上利用含浸法載持輔助觸媒。
[14]如[13]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，在上述氧化鈦奈米分散體製備過程中，獲得平均初級粒徑1nm以上且30nm以下的分散液；
在上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程中，獲得將銀或銅中之至少任一者，相對於氧化鈦粒子依莫耳比計載持0.001~0.1、且平均初級粒徑5nm以上且100nm以下之氧化鈦粒子；
在上述輔助觸媒含浸載持過程中，作為上述輔助觸媒之白金、金、或鈀中之至少任一者，係相對於上述氧化鈦奈米分散體所含氧化鈦量，依莫耳比計載持0.00005以上且0.01以下。
[15]如[13]、[14]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，所獲得上述光觸媒層的組成，當將上述氧化鈦奈米分散體設為1時，依重量比計，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子係0.01以上且1.0以下、上述吸附材係0.5以上且2.0以下。
[16]如[13]、[14]、[15]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，為使在上述煅燒成膜過程所獲得的光觸媒層中，能含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子，而在上述光觸媒層用塗佈液製備過程中添加單體或化合物形態的金屬粒子。
[17]如[16]所記載的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，上述金屬
粒子係鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、鎳化合物中之至少任一者，且依相對於氧化鈦奈米分散體中所含氧化鈦量，在所獲得上述光觸媒層中的含量依重量比計成為0.00001以上且0.05以下的方式添加。
[18]一種抗菌脫臭材，係在基材上形成[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料。
[19]如[18]所記載的抗菌脫臭材，其中，上述基材係玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、玻璃板、陶瓷板或金屬板中之任一者。
[20]一種抗菌脫臭材，係在濾材基材或其他基材上，形成由[13]、[14]、[15]、[16]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法所獲得之光觸媒抗菌脫臭材料。
[21]一種抗菌脫臭濾材，係在濾材基材上，塗佈[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]中任一項所記載的光觸媒抗菌脫臭材料。
[22]如[21]所記載的抗菌脫臭濾材，其中，上述濾材基材係多孔質金屬濾材基材或多孔質陶瓷濾材基材。
(對照先前技術之功效)
本發明的光觸媒抗菌脫臭材料、其製造方法、抗菌脫臭濾材、抗菌脫臭材及其製造方法，係依如上述構成，因而根據該等，可提供抗菌性能與脫臭性能均具備充分性能的光觸媒抗菌脫臭材料等。即，能兼顧較高的抗菌性能與脫臭性能。
以下，參照圖式，針對本發明進行詳細說明。
圖1所示係本發明光觸媒抗菌脫臭材料的基本構成剖視概念圖。又，圖1-2所示係本發明光觸媒抗菌脫臭材料中，載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的構成概念圖。如該等所示，本光觸媒抗菌脫臭材料10的基本構成係由：光觸媒層1、以及載持於光觸媒層1表面上的輔助觸媒7構成，且光觸媒層1中含有：抗菌金屬4與吸附材6。光觸媒層1係由：氧化鈦奈米分散體2、以及分散於氧化鈦奈米分散體2中的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3與吸附材6構成。其中，載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3係在氧化鈦粒子5上載持抗菌金屬4構成。輔助觸媒7較佳係使用金屬粒子。
使用為輔助觸媒7的金屬粒子載持，係具有光觸媒機能提升的效果。金屬粒子較佳係白金、金、鈀中之至少任一者。載持方法係有如：含浸法、析出沉澱法、光析出法等，並無特別的限定。該金屬粒子的載持量相對於氧化鈦奈米分散體2所含氧化鈦量，依莫耳比較佳係0.00005~0.01。另外，以下說明中表示數值範圍的「X~Y」係指「X以上且Y以下」。
本光觸媒抗菌脫臭材料10的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3，係可由在平均初級粒徑5~50nm的氧化鈦粒子5上，載持當作抗菌金屬4用的銀或銅中之至少任一者構成。雖氧化鈦粒子3的結晶形必需為銳鈦礦型，但亦可含有少量的金紅石型。載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3的氧化鈦粒子5較佳係平均初級粒徑5~100nm。
抗菌金屬4相對於氧化鈦粒子5，依莫耳比係載持0.001~0.1，若載持量超過0.1，因為抗菌金屬4會覆蓋氧化鈦粒子5的表面，光照射時的抗菌與脫臭性能降低，在將氣體進行氧化分解時所生成的中間生成物增加，故不佳。抗菌金屬4對氧化鈦粒子5的載持方法，係有如：含浸法、析出沉澱法、光析出法等，惟並無特別的限定。亦可依分散於水或有機溶劑中的狀態使用。
因為氧化鈦奈米分散體2係屬於奈米微粒子，而具有較高的光觸媒活性，且亦能獲得黏合效果。為能獲得該項效果，平均初級粒徑較佳係1〜30nm。又，氧化鈦奈米分散體2的結晶形必需係銳鈦礦型，但亦可含有少量的金紅石型。分散體係只要均質的分散狀態便可。
本光觸媒抗菌脫臭材料10的吸附材較佳係使用例如：沸石、矽膠、活性氧化鋁、活性碳、黏土礦物或矽藻土中之至少任一者。當然並不僅侷限於該等，只要能獲得構成光觸媒抗菌脫臭材料10的吸附材機能，便均可以使用。
針對本光觸媒抗菌脫臭材料10的組成進行說明。首先，載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3中，抗菌金屬4相對於氧化鈦粒子5依莫耳比較佳係載持0.001以上且0.1以下。而，光觸媒層1中，載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3的組成比，當將氧化鈦奈米分散體2設為1時，依重量比計較佳係0.01以上且1.0以下。若超過1.0，則在光照射狀態時的氣體分解性能會降低，導致中間生成物增加。另一方面，若在0.01以下，則在光沒有照射狀態時將無法獲得充分的抗菌效果。
再者，光觸媒層1的吸附材6組成比，將氧化鈦奈米分散體2設為1時，依重量比計較佳係0.5以上且2.0以下。若超過2.0，因為吸附劑會覆蓋住光觸媒的表面反應點，導致在光照射狀態時的氣體分解性能會降低，造成中間生成物增加。又，光照射狀態下的抗菌性能降低。另一方面，若在0.5以下，則在沒有光照射狀態下的氣體吸附性能降低。
圖2所示係具備層中金屬粒子的本發明光觸媒抗菌脫臭材料之基本構成剖視概念圖。如圖所示，本光觸媒抗菌脫臭材料210係除使用圖1所說明的各構成要件之外，尚可構成在光觸媒層21中含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子28。層中金屬粒子28較佳係使用鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、鎳化合物中之至少任一者。
當層中金屬粒子28係使用鐵化合物的情況，較佳係例如：氧化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、醋酸鐵、氯化鐵等。又，層中金屬粒子28的組成係相對於氧化鈦奈米分散體22所含的氧化鈦量，就從獲得更良好光觸媒機能提升效果的觀點，依重量比計較佳係設為0.00001以上且0.05以下。
圖3所示係本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法的基本構成流程圖。如圖所示的本製法，主要係包括有：氧化鈦奈米分散體製備過程P1、載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程P2、光觸媒層用塗佈液製備過程P3、煅燒成膜過程P4、及輔助觸媒含浸載持過程P5。該氧化鈦奈米分散體製備過程P1係製備氧化鈦奈米分散體2。該載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程P2係製備載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3。該光觸媒層用塗佈液製備過程P3係使用氧化鈦奈米分散體2與載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3，製備光觸媒層形成用塗佈液S。該煅燒成膜過程P4係將塗佈液S塗佈於基材M上，再將其施行煅燒形成光觸媒層1。該輔助觸媒含浸載持過程P5係在已成膜的光觸媒層1上利用含浸法載持輔助觸媒7。另外，在光觸媒層用塗佈液製備過程P3亦有添加吸附材6。
根據該構成的正式流程，利用氧化鈦奈米分散體製備過程P1製備氧化鈦奈米分散體2，另一方面，利用載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程P2製備載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3，利用光觸媒層用塗佈液製備過程P3，使用已製備的氧化鈦奈米分散體2與載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3，製備光觸媒層形成用塗佈液S，利用煅燒成膜過程P4將塗佈液S塗佈於基材M上，經煅燒在基材M上成膜光觸媒層1，在由輔助觸媒含浸載持過程P5所成膜的光觸媒層1上，利用含浸法載持輔助觸媒7，便獲得光觸媒抗菌脫臭材料10。
由氧化鈦奈米分散體製備過程P1所製備氧化鈦奈米分散體2的狀態係可為例如凝膠狀、漿狀等，並無特別的限定，只要均質分散便可。此時的濃度較佳係依固形份含有1~20重量%的方式製備。另外，若超過20重量%，則在後續過程中，會有不易固定於基材M上的可能性。
根據本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，在氧化鈦奈米分散體製備過程P1中可獲得平均初級粒徑1nm以上且30nm以下的分散液(氧化鈦奈米分散體2)，在載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程P2中可獲得由銀或銅中之至少任一抗菌金屬4，相對於氧化鈦粒子5依莫耳比計載持0.001~0.1的平均初級粒徑5nm以上且100nm以下之氧化鈦粒子3，在輔助觸媒含浸載持過程P5中可獲得由輔助觸媒7之白金、金、或鈀中之至少任一者，相對於氧化鈦奈米分散體所含氧化鈦量，依莫耳比計載持0.00005以上且0.01以下的光觸媒抗菌脫臭材料10。
再者，根據本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，可獲得具有將氧化鈦奈米分散體2設為1時，依重量比計具有載持抗菌金屬之氧化鈦粒子3為0.01以上且1.0以下、吸附材6為0.5以上且2.0以下之組成光觸媒層1的光觸媒抗菌脫臭材料10。
圖4所示係含層中金屬粒子的本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法之構成流程圖。如圖所示，正式流程係除圖3所示內容之外，尚在煅燒成膜過程P24所獲得光觸媒層21中，含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子28，因而可構成在光觸媒層用塗佈液製備過程P23中，添加單體或化合物形態的金屬粒子28'。
根據該構成的正式流程，在氧化鈦奈米分散體製備過程P1中製備氧化鈦奈米分散體22，另一方面在載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程P2中製備載持抗菌金屬之氧化鈦粒子23，在光觸媒層用塗佈液製備過程P23中，使用所製備的氧化鈦奈米分散體22、載持抗菌金屬之氧化鈦粒子23、及金屬粒子28'，製備光觸媒層形成用塗佈液S'，利用煅燒成膜過程P24將塗佈液S'塗佈於基材M上，經煅燒在基材M上形成光觸媒層21，在輔助觸媒含浸載持過程P25中，於所形成的光觸媒層21上利用含浸法載持輔助觸媒27，而獲得光觸媒抗菌脫臭材料210。
藉此，成為在煅燒成膜過程P24所獲得光觸媒層21中，含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子28，便可更加提高本發明光觸媒抗菌脫臭材料210的光觸媒機能。
另外，金屬粒子28'較佳係使用鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、鎳化合物中之至少任一者。又，添加量係所獲得光觸媒層21中的含量，相對於氧化鈦奈米分散體22所含氧化鈦量，依重量比計較佳係設為0.00001以上且0.05以下。
由如上所說明任一構成的光觸媒抗菌脫臭材料形成於基材上，而獲得的抗菌脫臭材，或者由利用任一構成的光觸媒抗菌脫臭材料製造方法所獲得光觸媒抗菌脫臭材料，形成於濾材基材或其他基材上的抗菌脫臭材，亦涵蓋於本發明範圍內。
另外，抗菌脫臭材的基材係可使用例如：玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、玻璃板、陶瓷板、或金屬板等，能構成脫臭材的材料，並無特別的限定。
由以上所說明任一構成的光觸媒抗菌脫臭材料，塗佈於濾材基材上形成的抗菌脫臭濾材，亦涵蓋於本發明範圍內。此情況，濾材基材較佳係可使用多孔質金屬濾材基材或多孔質陶瓷濾材基材。
[實施例]
以下，針對本發明利用實施例進行說明，惟本發明並不限定於此。
[光觸媒抗菌脫臭材料之製作及評價]
依各種條件製作光觸媒抗菌脫臭材料，並施行評價。
[1 氧化鈦奈米分散體之製備]
將蒸餾水500g在95~100℃中加熱攪拌並添加硝酸0.7g，依20g/min速度滴下四異丙醇鈦鹽100g。然後，加熱攪拌30分鐘，獲得氧化鈦漿料。在所獲得氧化鈦漿料中，依固形份濃度成為10重量%方式添加蒸餾水，施行30分鐘超音波處理，獲得平均粒徑10nm以下的氧化鈦奈米分散體。
[2 載持抗菌金屬之氧化鈦粒子之製備]
將氧化鈦粒子(日本矽石(股)製P25)1.5g、硝酸銀0.06g、乙醇3.0g、及蒸餾水25.44g予以混合，一邊攪拌一邊照射紫外線(化學燈)30分鐘，經乾燥，獲得銀相對於氧化鈦粒子依莫耳比計載持0.02的載持銀之氧化鈦粒子。
[3 光觸媒抗菌脫臭材料之製作]
[實施例1]
裝入依上述方法所製作氧化鈦奈米分散體(10重量%、平均粒徑10nm以下)50g、載持銀之氧化鈦粒子0.5g、沸石(東曹(股)製HSZ-891HOA)8.0g、硝酸鐵九水合物0.02g、二氧化矽化合物(SiO
2固形份濃度10重量%)1.0g、及乙醇40.48g，施行30分鐘超音波處理，製備塗佈液。所製備得塗佈液利用浸漬法塗佈於二氧化矽纖維濾材(75mm×75mm、ADVANTECH製QR-100)或鈉玻璃基板(50mm×50mm)上，依450℃施行30分鐘煅燒而成膜。接著，將已成膜的濾材浸漬於六氯白金(IV)酸水溶液中，利用含浸法使白金依相對於已成膜氧化鈦奈米分散體中所含氧化鈦，莫耳比成為0.00005方式載持，而製得光觸媒抗菌脫臭材料。
[實施例2]
除將載持銀之氧化鈦粒子設為0.1g、乙醇設為40.88g之外，其餘均依照與實施例1同樣地製作光觸媒抗菌脫臭材料。
[實施例3]
除將對已成膜濾材的白金載持量，改為相對於已成膜氧化鈦奈米分散液所含氧化鈦，依莫耳比計成為0.003之外，其餘均依照與實施例1同樣地製作光觸媒抗菌脫臭材料。
[比較例1]
除未添加載持銀之氧化鈦粒子，且將乙醇設為40.98g之外，其餘均依照與實施例1同樣地製作光觸媒抗菌脫臭材料。
[比較例2]
除已成膜的濾材並未載持白金之外，其餘均依照與實施例1同樣地製作光觸媒抗菌脫臭材料。
[比較例3]
除未添加載持銀之氧化鈦粒子，且將乙醇設為40.89g之外，其餘均依照與實施例1同樣的製備塗佈液。所製備的塗佈液利用浸漬法塗佈於二氧化矽纖維濾材或鈉玻璃基板上，依450℃施行30分鐘煅燒，而施行成膜。接著，將已成膜的濾材浸漬於硝酸銀水溶液中，照射黑燈，利用光析出法，依相對於已成膜氧化鈦奈米分散液所含的氧化鈦，依重量比銀成為0.003方式載持，而製作光觸媒抗菌脫臭材料。
各實施例及比較例的試料概要整理如表1所示。
[表1]
| 載持抗菌金屬之氧化鈦粒子 | 輔助觸媒 | ||||
| 種類 | 莫耳比 (抗菌金屬/氧化鈦粒子) | 重量比 (將光觸媒層中的氧化鈦設為1時) | 金屬種 | 莫耳比 (金屬/氧化鈦) | |
| 實施例1 | 載持銀之氧化鈦 | 0.02 | 0.1 | 白金 | 0.0005 |
| 實施例2 | 載持銀之氧化鈦 | 0.02 | 0.02 | 白金 | 0.0005 |
| 實施例3 | 載持銀之氧化鈦 | 0.02 | 0.1 | 白金 | 0.003 |
| 比較例1 | 無 | － | － | 白金 | 0.0005 |
| 比較例2 | 載持銀之氧化鈦 | 0.02 | 0.1 | 無 | － |
| 比較例3 | 無 | － | － | 銀 | 0.0005 |
[4 評價方法]
針對依上述方法所製作的試料，依照下述方法施行評價。
脫臭性能
在20L反應容器內設置成膜於二氧化矽纖維濾材基材上的試料，注入乙醇約25ppm後，測定黑燈照射時的乙醇、及中間生成物乙醛濃度。乙醇除去率係由初期濃度、與注入氣體10分鐘後的濃度計算出。
抗菌性能
抗菌性試驗係根據JIS R1702：2020實施。在成膜於玻璃基板上的試料上，滴下當作試驗菌的大腸桿菌，在光照射條件下，測定黑燈(紫外線放射照度0.25mW/cm
2)照射4小時後的生菌數、以及在暗處條件放置24小時後的生菌數。又，根據JIS Z 2801 抗菌性試驗方法，求取抗菌活性值。抗菌活性值係判定抗菌效果程度的指標值。
[評價結果]
表2所示係各實施例及比較例的評價結果整理。如此處所示，實施例1~3所製作的試料均係在乙醇分解時所生成乙醛在3ppm以下。又，抗菌活性值係不管光照射條件、暗處條件均達4.0以上。將無加工品經培養24小時後的菌數(B)，除以抗菌加工品經培養24小時後的菌數(C)，依對數值所計算出的抗菌活性值，係達規定的2.0以上(99%以上死滅率)的抗菌效果。所以，可確認到實施例1〜3的試料具有充分高的抗菌效果。
[表2]
| 脫臭性能 | 抗菌性能 | ||||
| 乙醇除去率[%] | 中間生成物 (乙醛) 最大濃度[ppm] | 經光照射4小時後 的抗菌活性值 | 在暗處中經24小時後 的抗菌活性值 | ||
| 實施例1 | 92.3 | 2.8 | 5.3 | 4.8 | |
| 實施例2 | 91.8 | 2.6 | 4.1 | 5.4 | |
| 實施例3 | 91.7 | 2.9 | 4.5 | 4.8 | |
| 比較例1 | 91.7 | 3.3 | 4.1 | 0.0 | |
| 比較例2 | 91.5 | 4.2 | 2.0 | 5.0 | |
| 比較例3 | 91.0 | 7.0 | 0.0 | 1.5 | |
另一方面，沒有使用載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的比較例1，並沒有發現在暗處中的抗菌性。又，表面未載持白金的比較例2，乙醇分解時所生成的乙醛濃度增加，光照射時的抗菌活性值降低。又，在未使用載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的表面上載持銀的比較例3，大量生成乙醛，抗菌活性值係不管光照射與暗處下均降低至2以下。藉由將該等各比較例進行比較，可確認到本發明的光觸媒抗菌脫臭材料不管光觸媒機能與抗菌機能均可充分發揮機能。
(產業上之可利用性)
根據本發明的光觸媒抗菌脫臭材料、其製造方法、抗菌脫臭濾材、抗菌脫臭材及其製造方法，可提供兼顧較高的抗菌性能與脫臭性能之抗菌脫臭材料等。所以，針對空氣清淨機製造・使用領域等相關聯全領域均可適用，屬於產業上可利用性高的發明。
1、21:光觸媒層
2、22:氧化鈦奈米分散體
3、23:載持抗菌金屬之氧化鈦粒子
4、24:抗菌金屬
5、25:氧化鈦粒子
6、26:吸附材
7、27:輔助觸媒
10、210:光觸媒抗菌脫臭材料
28:層中金屬粒子
28':層中金屬粒子用金屬粒子
M:基材
P1:氧化鈦奈米分散體製備過程
P2:載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程
P3、P23:光觸媒層用塗佈液製備過程
P4、P24:煅燒成膜過程
P5、P25:輔助觸媒含浸載持過程
S、S':塗佈液
圖1係本發明光觸媒抗菌脫臭材料的基本構成剖視概念圖。
圖1-2係本發明光觸媒抗菌脫臭材料的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子之構成概念圖。
圖2係具備層中金屬粒子的本發明光觸媒抗菌脫臭材料之基本構成剖視概念圖。
圖3係本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法的基本構成流程圖。
圖4係含層中金屬粒子的本發明光觸媒抗菌脫臭材料製造方法之構成流程圖。
1:光觸媒層
2:氧化鈦奈米分散體
3:載持抗菌金屬之氧化鈦粒子
6:吸附材
7:輔助觸媒
10:光觸媒抗菌脫臭材料
M:基材
Claims (22)
- 一種光觸媒抗菌脫臭材料，係由光觸媒層、以及在該光觸媒層表面上所載持的輔助觸媒構成之光觸媒抗菌脫臭材料；其中，該光觸媒層係含有：抗菌金屬以及吸附材。
- 如請求項1之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述光觸媒層係由：氧化鈦奈米分散體、以及分散於該氧化鈦奈米分散體中的載持抗菌金屬之氧化鈦粒子與吸附材構成。
- 如請求項2之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述輔助觸媒係金屬粒子。
- 如請求項3之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述金屬粒子係白金、金、或鈀中之至少任一者。
- 如請求項2、3及4中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中， 上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的載持抗菌金屬，係銀、或銅中之至少任一者。
- 如請求項2、3、4及5中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子的鈦粒子係平均初級粒徑5nm以上且100nm以下。
- 如請求項2、3、4、5及6中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述氧化鈦奈米分散體的平均初級粒徑係1nm以上且30nm以下。
- 如請求項2、3、4、5、6及7中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述吸附材係沸石、矽膠、活性氧化鋁、活性碳、黏土礦物或矽藻土中之至少任一者。
- 如請求項2、3、4、5、6、7及8中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子中，抗菌金屬係相對於氧化鈦粒子依莫耳比計載持0.001以上且0.1以下； 上述光觸媒層的組成係將上述氧化鈦奈米分散體設為1時，依重量比計，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子係0.01以上且1.0以下； 上述吸附材係0.5以上且2.0以下； 又，相對於該氧化鈦奈米分散體中所含的氧化鈦量，上述輔助觸媒的金屬粒子依莫耳比係載持0.00005以上且0.01以下。
- 如請求項2、3、4、5、6、7、8及9中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述光觸媒層係含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子。
- 如請求項10之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，上述層中金屬粒子係從鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、及鎳化合物中之至少任一者。
- 如請求項10及11中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料，其中，相對於上述氧化鈦奈米分散體所含的氧化鈦量，上述層中金屬粒子係依重量比計含有0.00001以上且0.05以下。
- 一種光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，係包括有： 氧化鈦奈米分散體製備過程，其係製備氧化鈦奈米分散體； 載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程，其係製備載持抗菌金屬之氧化鈦粒子； 光觸媒層用塗佈液製備過程，其係使用該氧化鈦奈米分散體與該載持抗菌金屬之氧化鈦粒子，製備光觸媒層形成用塗佈液； 煅燒成膜過程，其係將該塗佈液塗佈於基材上，再將其施行煅燒形成光觸媒層；以及 該輔助觸媒含浸載持過程，其係在成膜的該光觸媒層上利用含浸法載持輔助觸媒。
- 如請求項13之光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，在上述氧化鈦奈米分散體製備過程中，獲得平均初級粒徑1nm以上且30nm以下的分散液； 在上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子製備過程中，獲得將銀或銅中之至少任一者，相對於氧化鈦粒子依莫耳比計載持0.001~0.1、且平均初級粒徑5nm以上且100nm以下之氧化鈦粒子； 在上述輔助觸媒含浸載持過程中，作為上述輔助觸媒之白金、金、或鈀中之至少任一者，係相對於上述氧化鈦奈米分散體所含氧化鈦量，依莫耳比計載持0.00005以上且0.01以下。
- 如請求項13及14中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，所獲得上述光觸媒層的組成， 當將上述氧化鈦奈米分散體設為1時，依重量比計，上述載持抗菌金屬之氧化鈦粒子係0.01以上且1.0以下， 上述吸附材係0.5以上且2.0以下。
- 如請求項13、14及15中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，為使在上述煅燒成膜過程所獲得的光觸媒層中，能含有具光觸媒機能提升效果金屬粒子的層中金屬粒子，而在上述光觸媒層用塗佈液製備過程中添加單體或化合物形態的金屬粒子。
- 如請求項16之光觸媒抗菌脫臭材料製造方法，其中，上述金屬粒子係鐵單體、鐵化合物、鈷單體、鈷化合物、鎳單體、鎳化合物中之至少任一者，且依相對於氧化鈦奈米分散體中所含氧化鈦量，在所獲得上述光觸媒層中的含量依重量比計成為0.00001以上且0.05以下的方式添加。
- 一種抗菌脫臭材，係在基材上形成請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11及12中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料。
- 如請求項18之抗菌脫臭材，其中，上述基材係玻璃纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、玻璃板、陶瓷板或金屬板中之任一者。
- 一種抗菌脫臭材，係在濾材基材或其他基材上，形成由請求項13、14、15及16中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料製造方法所獲得之光觸媒抗菌脫臭材料。
- 一種抗菌脫臭濾材，係在濾材基材上，塗佈請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11及12中任一項之光觸媒抗菌脫臭材料。
- 如請求項21之抗菌脫臭濾材，其中，上述濾材基材係多孔質金屬濾材基材或多孔質陶瓷濾材基材。
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