WO2009096177A1 - 可視光応答型光触媒粉末とそれを用いた可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品 - Google Patents

可視光応答型光触媒粉末とそれを用いた可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品 Download PDF

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WO2009096177A1
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visible light
powder
responsive photocatalyst
light responsive
tungsten oxide
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PCT/JP2009/000321
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Kayo Nakano
Akira Sato
Yasuhiro Shirakawa
Keiichi Fuse
Masami Okamura
Shinya Kasamatsu
Yumi Ito
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Kabushiki Kaisha Toshiba
Toshiba Materials Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a visible light responsive photocatalyst powder and a visible light responsive photocatalyst material, a photocatalyst coating, and a photocatalyst product using the same.
  • Titanium oxide is known as a photocatalytic material used for antifouling and deodorizing applications.
  • Photocatalytic materials are used in various fields such as outdoor and indoor building materials, and home appliances such as lighting devices, refrigerators, air conditioners, and toilets.
  • home appliances such as lighting devices, refrigerators, air conditioners, and toilets.
  • titanium oxide is excited in the ultraviolet region, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained indoors where there is little ultraviolet light. Therefore, research and development of visible light responsive photocatalysts that exhibit photocatalytic performance even under visible light are being promoted.
  • titanium oxide used as an ultraviolet light responsive photocatalyst methods for doping nitrogen or sulfur, or supporting a metal or the like are being studied in order to improve the performance as a visible light responsive photocatalyst.
  • These photocatalysts have a photocatalytic activity that is proportional to the amount of light when the illuminance of ordinary indoor lighting (several lx to 3000 lx) is reached. Otherwise, sufficient performance cannot be obtained.
  • the photocatalytic action absorbs light and excites a pair of electrons and holes for one photon, and the excited electrons and holes activate hydroxyl groups and oxygen on the surface by redox, and the activity generated by activation It is considered that the oxygen species has an action of oxidizing and decomposing organic gas and the like. Therefore, the catalytic action of the photocatalyst is also reduced in a region where the amount of light is small (low illumination region). Furthermore, generally, the amount of gas decomposition by the photocatalyst is proportional to the amount of light (number of photons). Saturation occurs when the amount of irradiated light is greater than the amount of organic matter on the surface, and the amount of catalysis is not proportional to the amount of light. It has a linear relationship with the amount of light.
  • the illuminance for performance evaluation of a visible light responsive photocatalyst is 6000 lx or more. Titanium oxide that exhibits activity against visible light under such high illuminance has also been obtained, but as the illuminance decreases, the photocatalytic activity rapidly decreases, so in a practical environment as a visible light responsive photocatalyst. The performance cannot be fully demonstrated.
  • a wide area catalyst membrane is effective for deodorizing indoors and removing harmful gases such as formaldehyde, but the ceiling, walls, and floors with large areas are practical unless they have low illumination and are effective in low illumination. The nature is low.
  • Tungsten oxide is known as a visible light responsive photocatalyst.
  • Patent Document 1 describes a photocatalytic material in which tungsten oxide is sputter-deposited on a substrate, and tungsten oxide having a triclinic crystal structure is mainly used. Sputter deposition exposes the substrate to a high temperature and may not be applicable depending on the heat-resistant temperature of the substrate. Sputter film formation is complicated in process management and the like, and depending on the shape and size of the base material, the cost is high and it is difficult to form a film on a wide range of building materials.
  • the visible light responsive photocatalyst layer formed of sputtered tungsten oxide is excellent in hydrophilicity, it has a problem that the decomposition performance of harmful gases such as acetaldehyde is not sufficient. Since hydrophilicity data under visible light irradiation is not shown, it is estimated that sufficient photocatalytic performance is not obtained under visible light.
  • tungsten oxide powder as a photocatalyst has also been studied. If it is a powder, it can be mixed with a binder such as a resin and applied to a substrate, so that it is not necessary to expose the substrate to a high temperature, and a coating film can be formed over a wide range like a building material.
  • a method for producing tungsten oxide powder a method is known in which ammonium paratungstate (APT) is heated in air to obtain tungsten trioxide powder (see Patent Document 2).
  • APT ammonium paratungstate
  • the tungsten trioxide (WO 3 ) powder produced by heating APT in air needs to be fine particles in order to improve the photocatalytic performance.
  • it can be miniaturized to some extent by applying the crushing treatment, it is difficult to reduce the particle size to 100 nm or less, for example.
  • the pulverization treatment is applied to make a fine powder, the crystal structure of the tungsten trioxide (WO 3 ) fine powder changes due to the stress of the pulverization treatment. It is thought that the photocatalytic performance is deteriorated because defects that cause recombination of electrons and holes are caused by the stress of crushing treatment.
  • Patent Document 2 kneading for 20 hours or more is necessary to stabilize the BET specific surface area, and there is a problem that the production efficiency of the tungsten trioxide powder is low.
  • Patent Document 3 describes thermal plasma treatment. By applying the thermal plasma treatment, a fine powder having a particle size of 1 to 200 nm is obtained. Although fine powder can be obtained efficiently by thermal plasma treatment, sufficient photocatalytic properties are not necessarily obtained even if the tungsten oxide fine powder produced by applying the method described in Patent Document 3 is used as it is as a photocatalyst. I can't get it. This is probably because the optical characteristics and crystal structure of tungsten oxide fine powder may not be optimal in the thermal plasma method.
  • tungsten oxide examples include WO 3 (tungsten trioxide), WO 2 (tungsten dioxide), WO, W 2 O 3 , W 4 O 5 , and W 4 O 11 .
  • tungsten trioxide WO 3
  • WO 3 tungsten trioxide
  • WO 3 has a problem that the photocatalytic performance is not stable because the crystal structure is complicated and easily changes with a little stress. Even if the crystal structure is stable, if the surface area is small, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained.
  • the indoor environment is low in ultraviolet rays.
  • the indoor illuminance is 3000 lx or less at the highest, and is several hundred lx or less except for on a desk or work place.
  • the indoor illuminance is set for each location and work content according to the “illuminance standard” of JIS-Z-9110 (1979). According to this, the place where important lighting such as shops and department stores and extremely detailed work such as factories are performed has a slightly high illuminance of 1500 to 3000 lx.
  • the illuminance of ordinary offices and factories in general manufacturing processes and places where detailed work of the house is performed is 1500 lx or less, and the illuminance of the living room in the house and the dining table is low at 500 to 150 lx. .
  • the illuminance at the place where they are arranged is as low as around 50 lx.
  • the corridors and washrooms are also dimly lit, so the illuminance near the walls in such places is less than 50 lx.
  • No conventional photocatalyst exhibits practical photocatalytic performance under such low illuminance visible light. JP 2001-152130 A JP 2002-293544 A JP 2006-102737 A
  • An object of the present invention is to provide a visible light responsive photocatalyst powder having practical photocatalytic performance even in a low illuminance environment such as a factory, a store, a public facility, and a house, and a visible light responsive photocatalyst material and photocatalyst using the same It is to provide paints and photocatalyst products.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the first aspect of the present invention is characterized in that the organic gas decomposition ability exhibits a non-linear response to the irradiation light amount under visible light having an illuminance in the range of 200 lx to 2500 lx. Yes.
  • a 0.2 g sample is applied to a flow-type apparatus conforming to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • a white fluorescent lamp is used.
  • the gas decomposition rate is 20% or more when an ultraviolet cut filter is used and light having a wavelength of 380 nm or more is irradiated with visible light having an illuminance of 2500 lx.
  • a 0.2 g sample is applied to a flow-type apparatus conforming to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the second aspect of the present invention comprises a tungsten oxide powder or a tungsten oxide composite powder, and has a nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • the gas concentration measured by flowing an acetaldehyde gas with an initial concentration of 10 ppm at 140 mL / min in a state where the sample is put in a flow-type apparatus conforming to the evaluation the gas concentration before light irradiation is A, and 15 minutes or more have elapsed from light irradiation.
  • the gas concentration when stable is B, and the value calculated based on [Formula: (AB) / A ⁇ 100] from the gas concentration A and the gas concentration B is the gas decomposition rate (%).
  • a white fluorescent lamp is used for the visible light responsive photocatalyst powder of an arbitrary sample amount, an ultraviolet cut filter is used, and the illuminance is 6000 lx with light having a wavelength of only 380 nm or more.
  • the visible light responsive photocatalyst powder having the same sample amount as that when irradiating visible light having an illuminance of 6000 lx is irradiated with light having a wavelength of only 380 nm or more.
  • the ratio (G2 / G1) of the gas decomposition rate (G2) when irradiated with visible light having an illuminance of 2500 lx is 74% or more.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the third aspect of the present invention comprises a tungsten oxide powder or a tungsten oxide composite powder, and has a nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • the gas concentration before light irradiation is A, from light irradiation.
  • the gas concentration when the gas concentration has been stable for 15 minutes or more and B is assumed to be B, and the value calculated based on [Formula: (AB) / A ⁇ 100] from the gas concentration A and the gas concentration B is the gas decomposition rate. (%), A white fluorescent lamp is used, an ultraviolet cut fill is used, and when the visible light having an illuminance of 200 lx is irradiated with light having a wavelength of only 380 nm or more, the gas decomposition rate is 5 It is characterized in that at least.
  • the visible light responsive photocatalyst material according to the embodiment of the present invention is characterized by containing the visible light responsive photocatalyst powder according to the embodiment of the present invention in the range of 1% by mass to 100% by mass.
  • the visible light responsive photocatalyst coating material according to the embodiment of the present invention is characterized by containing the visible light responsive photocatalyst material according to the embodiment of the present invention in the range of 0.1% by mass to 90% by mass.
  • a visible light responsive photocatalyst product according to an aspect of the present invention includes a coating layer of the visible light responsive photocatalyst material according to the aspect of the present invention or the visible light responsive photocatalyst paint according to the aspect of the present invention. Yes.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the first embodiment of the present invention exhibits a non-linear response with respect to the irradiation light amount under the visible light having an illuminance in the range of 200 lx to 2500 lx.
  • Such a visible light responsive photocatalyst powder first shows a gas decomposition rate of 20% or more when irradiated with visible light having a wavelength of only 380 nm or more and illuminance of 2500 lx in a gas decomposition test described below.
  • the visible light responsive photocatalyst powder has a gas decomposition ratio of 15% or more when irradiated with visible light having a wavelength of 380 nm or more and an illuminance of 1000 lx, and visible light having a wavelength of 380 nm or more and a illuminance of 600 lx. It is preferable that the gas decomposition rate when irradiating is 10% or more.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the first embodiment shows a gas decomposition rate of 20% or more when irradiated with visible light having a wavelength of only 410 nm or more and illuminance of 2500 lx.
  • Visible light responsive photocatalyst powder emits visible light with a wavelength of only 410 nm or more when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx and a gas decomposition rate of 15% or more, and light with a wavelength of only 410 nm or more with an illuminance of 600 lx It is preferable that the gas decomposition rate is 10% or more.
  • the above-mentioned gas decomposition test for determining the gas decomposition rate is carried out using a flow-type apparatus according to the nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) evaluation of JIS-R-1701-1 (2004).
  • an acetaldehyde gas having an initial concentration of 10 ppm is flowed at 140 mL / min to measure the gas concentration.
  • A is the gas concentration before light irradiation
  • B is the gas concentration when 15 minutes or more have elapsed since the light irradiation and has stabilized.
  • a value calculated based on [Expression: (AB) / A ⁇ 100] from the gas concentration A and the gas concentration B is defined as a gas decomposition rate (%).
  • visible light refers to light having a wavelength range of 380 to 830 nm.
  • a white fluorescent lamp specified in JIS-Z-9112 is used as a light source, and an ultraviolet cut filter that cuts light having a wavelength of less than 380 nm is used to irradiate visible light having a wavelength of 380 nm or more. It is preferable to perform evaluation.
  • the white fluorescent lamp for example, FL20SS ⁇ W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp. or its equivalent is used.
  • Clarex N-169 (trade name) manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd. or its equivalent is used.
  • the excitation light is the light from the lighting lamp and the natural light from the window, but the place where the light intensity in the living space is low is only the light from the lighting lamp.
  • the most commonly used indoor lighting source is a white fluorescent lamp.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the first embodiment the first performance evaluation is performed using a white fluorescent lamp. As a result, a value closest to the practical performance can be obtained.
  • White LED (Light Emitting Diode) lamps are expected as lighting fixtures to replace white fluorescent lamps.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the first embodiment exhibits good performance even in an environment using a white LED lamp.
  • visible light having a wavelength of only 410 nm or more is used in order to evaluate the performance under illumination by the white LED lamp.
  • the white LED lamp for example, NSPW-510CS manufactured by Nichia Corporation or a white LED lamp having an emission spectrum equivalent thereto is used.
  • White LED lamps are elements that produce white light using the light from the LED chip, and can be roughly divided into three types depending on how white light is produced.
  • One is a combination of an InGaN-based blue LED and a yellow light emitting phosphor, which emits yellow light by applying blue light to the phosphor, and produces white light by mixing blue light and yellow light.
  • the kind of white LED lamp is the mainstream.
  • the other is to apply light emitted from the near-ultraviolet LED chip to a plurality of phosphors and mix the light from these to produce white light.
  • the other one is to emit R (red), G (blue), and B (blue) LED chips at the same time and mix the light from these LED chips to obtain white light.
  • the white light emitted from the white LED lamp used in the second performance evaluation is shown in FIG. 1 with reference in JIS-Z-8110 (1995)
  • a white color represented by a CIE chromaticity range including yellowish white, greenish white, blued white, purple white, light pink, and white.
  • the excitation light is the light from the lighting lamp and the natural light from the window, but the place where the light intensity in the living space is low is only the light from the lighting lamp. In many cases, the wavelength of irradiated light is only in the visible light region.
  • the second performance evaluation assumes an environment in which a white LED lamp is used as an illumination lamp, and is performed using light from the white LED lamp as visible light having a wavelength of only 410 nm or more.
  • White LED lamps are expected as next-generation lighting fixtures that replace white fluorescent lamps. By performing the performance evaluation using the white LED lamp, a value close to the practical performance (gas decomposition performance) under the environment by such a lighting fixture can be obtained.
  • the second performance evaluation is performed using a white LED lamp in which an InGaN-based blue LED chip and a yellow-emitting phosphor are combined.
  • white light from an LED lamp combining a near ultraviolet LED chip and a plurality of phosphors, or light from each LED chip of R (red), G (blue), and B (blue) is mixed. It goes without saying that sufficient photocatalytic performance can be obtained even with white light.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the first embodiment has a gas decomposition rate (20 when irradiated with only 380 nm or more of visible light having an illuminance of 2500 lx or only 410 nm or more of light having an illuminance of 2500 lx.
  • the photocatalytic action is an action in which hydroxyl groups and oxygen having electrons and holes excited by light are activated by oxidation and reduction, and active oxygen species generated by the activation oxidize and decompose organic gas and the like. Therefore, generally, the amount of gas decomposition by the photocatalyst is assumed to be proportional to the amount of light (number of photons), and when the illuminance decreases, the amount of gas decomposition also decreases proportionally.
  • the performance is different from that of the conventional visible light responsive photocatalyst powder, and the decrease in photocatalytic activity accompanying the decrease in illuminance is suppressed. Therefore, practical gas decomposition performance can be obtained even under an illuminance of about 200 lx, and even under a very low illuminance of about 50 lx.
  • the gas decomposition performance can be achieved even when the living room is gathered, in a low illuminance indoor environment such as a toilet or washroom, and also in a very low illuminance such as a place where indoor walls, ceilings, furniture, home appliances, etc. are placed. Can be obtained.
  • the visible light responsive photocatalyst powder has a gas decomposition rate when irradiated with visible light having an illuminance of 1000 lx. Is preferably 15% or more, and the gas decomposition rate when irradiated with visible light having an illuminance of 600 lx is preferably 10% or more.
  • the visible light responsive photocatalyst powder When the visible light responsive photocatalyst powder is irradiated with visible light with an illuminance of 2500 lx, it indicates a gas decomposition rate of 20% or more, not only in an environment with an extremely high illuminance such as an illuminance of 6000 lx, This means that excellent gas decomposition performance can be obtained in an environment with slightly high illuminance, such as directly under illumination such as an LED lamp.
  • the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx is 15% or more, and the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 600 lx is 10% or more means that the office and the environment where fine work is performed. Furthermore, it means that good gas decomposition performance can be obtained even in an environment during reading.
  • gas decomposition performance can be exhibited under various illuminances by various visible light.
  • the gas decomposition rate when the visible light responsive photocatalyst powder is irradiated with visible light having an illuminance of 2500 lx is preferably 45% or more. More preferably, the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx is 35% or more, and the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 600 lx is more than 25%.
  • a gas decomposition rate of 10% or more can be realized under an illuminance of about 200 lx.
  • a gas decomposition rate of 5% or more can be realized even under an extremely low illuminance of around 50 lx such as a place where indoor walls, furniture, home appliances, etc. are placed.
  • the visible light responsive photocatalyst powder having the gas decomposition rate as described above is composed of, for example, tungsten oxide powder.
  • the visible light responsive photocatalyst powder is not limited to a single powder of tungsten oxide, but may be composed of a tungsten oxide composite material powder.
  • Tungsten oxide composite powder is 50% by mass or less of at least one metal element selected from, for example, Ti, Fe, Cu, Zr, Ag, Pt, Pd, Mn, Al and Ce in tungsten oxide as a main component. It is made to contain in the range. When the content of the metal element exceeds 50% by mass, the remarkable effect of tungsten oxide may not be sufficiently exhibited.
  • the content of the metal element is more preferably 10% by mass or less.
  • the metal element can be present in various forms.
  • the tungsten oxide composite powder can contain a metal element in the form of a simple metal element, a compound containing the metal element, a composite compound with tungsten oxide, or the like.
  • the metal element contained in the tungsten oxide composite powder itself may form a compound with other elements.
  • a typical form of the metal element is an oxide.
  • the metal element is mixed with the tungsten oxide powder in the form of a simple substance, a compound, a complex compound or the like.
  • the metal element may be supported on tungsten oxide.
  • the tungsten oxide composite powder include a powder containing a copper oxide powder in a range of 1% by mass to 5% by mass.
  • Metal oxide powders other than copper oxide powder (titanium oxide powder, iron oxide powder, etc.) are also preferably contained in the tungsten oxide composite powder in the range of 1% by mass to 5% by mass.
  • the tungsten oxide composite material may contain a tungsten compound other than the oxide, for example, tungsten carbide. Tungsten carbide is mixed with tungsten oxide powder in the range of 1 to 5% by mass as its powder.
  • a method of combining tungsten oxide and a metal element (specifically, at least one element selected from Ti, Fe, Cu, Zr, Ag, Pt, Pd, Mn, Al and Ce) It is not particularly limited, and various composite methods such as a mixing method in which powders are mixed with each other, an impregnation method, and a supporting method can be applied. A typical composite method is described below. Examples of the method of combining copper with tungsten oxide include a method of mixing tungsten oxide powder, copper oxide powder, copper nitrate powder, copper sulfate powder and the like.
  • tungsten oxide powder it is also effective to add a tungsten oxide powder to an aqueous solution of copper nitrate or copper sulfate or an ethanol solution, and then dry it at a temperature of 70 to 80 ° C., followed by baking at a temperature of 500 to 550 ° C.
  • a method of combining copper with tungsten oxide for example, a method (impregnation method) in which tungsten oxide powder is dispersed in an aqueous copper chloride solution or an aqueous copper sulfate solution and this dispersion is dried can be applied.
  • the impregnation method is not limited to the copper composite method, but uses an iron composite method using an iron chloride aqueous solution, an iron composite method using a silver chloride aqueous solution, a platinum composite method using a chloroplatinic acid aqueous solution, and a palladium chloride aqueous solution. It can also be applied to the compounding method of palladium.
  • an oxide sol such as a titanium oxide sol or an alumina sol may be used to combine tungsten oxide and a metal element (oxide). In addition to these, various composite methods can be applied.
  • the tungsten oxide powder or tungsten oxide composite powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder has a particle size (specific surface area), crystal structure, crystallinity, By controlling the powder color and the like, the above-described characteristics can be obtained.
  • the tungsten oxide powder preferably has a BET specific surface area in the range of 4.1 to 820 m 2 / g.
  • the tungsten oxide powder preferably has an average particle size in the range of 1 to 200 nm.
  • the average particle diameter (D50) may coincide with the average particle diameter converted from the specific surface area.
  • the performance of the photocatalyst powder increases as the specific surface area increases and the particle size decreases. Therefore, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is less than 4.1 m 2 / g or the average particle diameter exceeds 200 nm, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained. On the other hand, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder exceeds 820 m 2 / g or the average particle diameter is less than 1 nm, the particles become too small, and the handleability as a powder is inferior, so the practicality is lowered. .
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is more preferably in the range of 8.2 to 410 m 2 / g, and the average particle size is preferably in the range of 2 to 100 nm.
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide based powder is preferably in the range of 11 to 300 m 2 / g, more preferably in the range of 16 to 150 m 2 / g.
  • the average particle diameter is preferably in the range of 2.7 to 75 nm, more preferably in the range of 5.5 to 51 nm.
  • the tungsten oxide constituting the tungsten oxide powder or the tungsten oxide composite powder is at least one crystal structure selected from monoclinic and triclinic tungsten trioxide, or at least selected from the monoclinic and triclinic crystals. It is preferable to have a crystal structure in which orthorhombic crystals are mixed into one kind. Tungsten oxide powder and tungsten oxide composite powder using tungsten oxide having such a crystal structure can stably exhibit excellent photocatalytic performance. Although it is difficult to identify the abundance ratio of each crystal phase of tungsten trioxide, the crystal structure described above is satisfied when the following conditions (1) to (4) are satisfied when measured by X-ray diffraction method. It can be estimated that it has.
  • X-ray diffraction measurement and analysis will be described.
  • X-ray diffraction measurement is performed using a Cu target and Ni filter, and only the smoothing process and background removal are performed so that the analysis is not affected by the difference in processing conditions. Measurement shall be performed.
  • the peak intensity within each 2 ⁇ range of the X-ray diffraction chart when the mountain is clear, the peak is located at the high position of the mountain within the range, and the height is read. .
  • the shoulder portion is regarded as a peak within the range, and the height of the shoulder portion is read.
  • the slope has no peaks or shoulders, the height in the middle of the range is read and regarded as the peak intensity within the range.
  • the tungsten oxide powder when the color of the tungsten oxide powder is expressed in the L * a * b * color system (Elster / Aster / Bearster color system), the tungsten oxide powder has an a * of ⁇ 5 or less and a b * of Preferably, it has a color of 5 or more and L * of 70 or more.
  • the L * a * b * color system is a method used to represent an object color, which was standardized by the International Commission on Illumination (CIE) in 1976, and is defined in JIS Z-8729 in Japan.
  • L * represents lightness
  • a * and b * represent hue and saturation. A larger L * indicates brighter.
  • a * and b * indicate the color direction
  • a * indicates the red direction
  • -a * indicates the green direction
  • b * indicates the yellow direction
  • -b * indicates the blue direction.
  • saturation (c *) ((a *) 2 + (b *) 2 ) 1/2 .
  • the tungsten oxide powder preferably has a color where a * is ⁇ 5 or less, b * is 5 or more, and L * is 70 or more. Furthermore, a * is in the range of ⁇ 25 to ⁇ 8, and b * is 10 to 45. More preferably, the range, L *, has a color of 85 or more.
  • Such numerical values of the L * a * b * color system indicate that the tungsten oxide powder has a hue from yellow to around green, and has high saturation and brightness. When the tungsten oxide powder has such optical characteristics, the photocatalytic performance by excitation with visible light can be improved.
  • the color tone of the tungsten oxide powder is considered to change on the basis of composition variation due to oxygen deficiency or the like, light irradiation, etc., and good photocatalytic performance is obtained when it has the above-described hue, saturation, and brightness.
  • it has a hue near blue, it is considered that there are many oxygen vacancies and the like, and in such a hue, a decrease in photocatalytic performance is recognized.
  • Gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 2500 lx by using a tungsten oxide powder having the above-mentioned particle size (specific surface area), crystal structure, powder color, etc. and further improved crystallinity A visible light responsive photocatalyst powder having a gas decomposition rate of 15% or more when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx and a gas decomposition rate of 10% or more when irradiated with visible light with an illuminance of 600 lx is obtained. be able to.
  • the performance of the visible light responsive photocatalyst powder cannot be enhanced only by the specific surface area and particle size.
  • titanium oxide visible light responsiveness can be improved by doping nitrogen or sulfur to enhance the absorption performance of visible light. Furthermore, by controlling the heat treatment temperature to improve crystallinity or by supporting a metal, it becomes possible to prevent recombination of electrons and holes and increase photocatalytic activity.
  • titanium oxides that exhibit high performance under extremely high illuminance at present, but the performance decreases as the illuminance decreases, and practical gas decomposition performance at low illuminance of about 150 to 500 lx on a daily basis. There is no indication of.
  • tungsten oxide powder having visible light absorption performance is applied to the visible light responsive photocatalyst powder, and the BET specific surface area and average particle diameter (D50) of the tungsten oxide powder, as well as the crystal structure and powder color.
  • D50 the BET specific surface area and average particle diameter
  • Tungsten oxide has a band gap of 2.5 to 2.8 eV and is smaller than titanium oxide, and absorbs visible light. Therefore, excellent visible light responsiveness can be realized. Furthermore, since a typical crystal structure of tungsten oxide is a ReO 3 structure, a crystal plane having high reaction activity having oxygen in the outermost surface layer is easily exposed. For this reason, high hydrophilicity is exhibited by adsorbing water. Alternatively, by oxidizing the adsorbed water, OH radicals can be generated, whereby molecules and compounds can be oxidized. Therefore, photocatalytic performance superior to anatase and rutile crystals of titanium oxide can be exhibited.
  • the tungsten oxide powder of this embodiment has a negative zeta potential in an aqueous solution having a pH of 1 to 7, the tungsten oxide powder has excellent dispersibility, and thus can be applied thinly and uniformly to a substrate or the like.
  • Photocatalytic performance includes, for example, performance of decomposing organic gases such as acetaldehyde and formaldehyde, hydrophilicity, antibacterial / sterilizing performance, and the like.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of this embodiment is excellent in photocatalytic performance when irradiated with light of 430 to 500 nm.
  • the excitation source that emits light having a wavelength of 430 to 500 nm include sunlight, a fluorescent lamp, a blue light emitting diode, and a blue laser.
  • a blue light emitting diode or a blue laser is preferable because it can emit only light having a wavelength of 430 to 500 nm.
  • the tungsten oxide powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder may contain a metal element as an impurity.
  • the content of the metal element as the impurity element is preferably 2% by mass or less.
  • the impurity metal element include elements generally contained in tungsten ore and contaminating elements mixed when producing a tungsten compound used as a raw material. For example, Fe, Mo, Mn, Cu, Ti, Al, Ca, Ni, Cr, Mg, etc. are mentioned. This is not the case when these elements are used as constituent elements of the composite material.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the second embodiment comprises tungsten oxide powder or tungsten oxide composite powder.
  • a visible light responsive photocatalyst powder is a gas obtained when a visible light responsive photocatalyst powder of an arbitrary sample amount is irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx with light having a wavelength of 380 nm or more in a gas decomposition test shown below.
  • Ratio (G2 / G1) is 74% or more.
  • the above-mentioned gas decomposition test for determining the gas decomposition rate is carried out using a flow-type apparatus according to the nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) evaluation of JIS-R-1701-1 (2004).
  • an acetaldehyde gas having an initial concentration of 10 ppm is flowed at 140 mL / min to measure the gas concentration.
  • A is the gas concentration before light irradiation
  • B is the gas concentration when 15 minutes or more have elapsed since the light irradiation and has stabilized.
  • a value calculated based on [Expression: (AB) / A ⁇ 100] from the gas concentration A and the gas concentration B is defined as a gas decomposition rate (%).
  • the gas decomposition rate at each illuminance is measured by putting visible light responsive photocatalyst powder of the same sample amount into a flow-type apparatus.
  • visible light refers to light having a wavelength range of 380 to 830 nm.
  • the second embodiment uses visible light having a wavelength of only 380 nm or more.
  • a white fluorescent lamp specified in JIS-Z-9112 is used as a light source, and an ultraviolet cut filter that cuts off light having a wavelength of less than 380 nm is used to irradiate visible light having a wavelength of only 380 nm or more. It is preferable to perform evaluation.
  • the white fluorescent lamp for example, FL20SS ⁇ W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp. or its equivalent is used.
  • As the ultraviolet cut filter for example, Clarex N-169 (trade name) manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd. or its equivalent is used.
  • the excitation light is the light from the lighting lamp and the natural light from the window, but the place where the light intensity in the living space is low is only the light from the lighting lamp.
  • the most commonly used indoor illumination light source is a white fluorescent lamp
  • the performance measurement of the visible light responsive photocatalyst powder of this embodiment is performed using a white fluorescent lamp. As a result, a value closest to the practical performance can be obtained.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the second embodiment uses a white LED lamp and exhibits the same gas decomposition rate when irradiated with visible light having a wavelength of only 410 nm or more. Is.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the second embodiment is light having a wavelength of only 380 nm or more with respect to the gas decomposition rate (G1) when the light having a wavelength of 380 nm or more is irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx.
  • the ratio (G2 / G1) of the gas decomposition rate (G2) when irradiated with visible light with an illuminance of 2500 lx is 74% or more, practical gas decomposition performance can be achieved even in an indoor environment where the illuminance is low. It becomes possible to demonstrate.
  • good gas decomposition performance can be realized under an illuminance of about 200 lx, such as when the apartment is in a living room or in a bathroom. Furthermore, the gas decomposition performance within the practical range can be obtained even under an extremely low illuminance of around 50 lx such as a place where indoor ceilings, walls, floors, furniture, home appliances, etc. are placed.
  • the photocatalytic action is an action in which hydroxyl groups and oxygen having electrons and holes excited by light are activated by oxidation and reduction, and active oxygen species generated by the activation oxidize and decompose organic gas and the like. Therefore, in general, the amount of gas decomposition by the photocatalyst decreases as the amount of light (number of photons) decreases, that is, when the illuminance decreases, the gas decomposition amount decreases accordingly.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the second embodiment not only exhibits an excellent gas decomposition rate (G1) under a remarkably high illuminance such as an illuminance of 6000 lx, but also has a G2 / G1 ratio of 74% or more.
  • G1 gas decomposition rate
  • G2 gas decomposition rate
  • a high gas decomposition rate (G2) is exhibited even under irradiation with visible light having an illuminance of 2500 lx.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the second embodiment suppresses a decrease in photocatalytic activity associated with a decrease in illuminance.
  • Practical gas decomposition performance can be obtained even under illuminance and even under low illuminance of about 50 lx. Therefore, even in a room with a low illuminance, such as when sitting in the living room, in a toilet, a washroom, etc., and in an environment with a very low illuminance, such as a place where indoor ceilings, walls, floors, furniture, home appliances, etc. are placed. Gas decomposition performance can be obtained.
  • the visible light responsive photocatalyst powder has a gas decomposition rate (G1) under an illuminance of 6000 lx.
  • the ratio (G3 / G1) of the gas decomposition rate (G3) when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx is 50% or more, and the ratio of the gas decomposition rate (G4) when irradiated with visible light with an illuminance of 600 lx It is preferable that (G4 / G1) is 37% or more.
  • the gas decomposition rate (G3) under an illuminance of 1000 lx and the gas decomposition rate (G4) under an illuminance of 600 lx are both measured with the same sample amount as the gas decomposition rate (G1) under an illuminance of 6000 lx. To do.
  • the G2 / G1 ratio being 74% or more is not only in an extremely high illuminance environment such as an illuminance of 6000 lx, but also in an environment with a slightly high illuminance of about 2500 lx such as directly under illumination such as a fluorescent lamp. It also means that excellent gas decomposition performance is exhibited.
  • the G3 / G1 ratio is 50% or more, and the G4 / G1 ratio is 37% or more, even in an office or in an environment where the illuminance for performing fine work is about 1000 lx, and in an environment where the reading is about 600 lx. This means that good gas decomposition performance can be obtained.
  • gas decomposition performance can be exhibited under various illuminances.
  • the gas decomposition rate (G2) when the visible light responsive photocatalyst powder is irradiated with visible light having an illuminance of 2500 lx is preferably 88% or more with respect to the gas decomposition rate (G1) under an illuminance of 6000 lx.
  • the ratio of the gas decomposition rate (G3) when irradiated with visible light with an illuminance of 1000 lx to the gas decomposition rate (G1) under an illuminance of 6000 lx is 66% or more, and the gas when irradiated with visible light with an illuminance of 600 lx
  • the ratio of the decomposition rate (G4) is more preferably 48% or more.
  • gas decomposition performance under an illuminance of about 200 lx, such as a place where indoor walls, furniture, home appliances, etc. are placed.
  • Good gas decomposition performance can be obtained under a low illuminance of around 50 lx.
  • gas decomposition performance can be exhibited even in an environment with extremely low illuminance of about 10 lx.
  • the visible light responsive photocatalyst powder having the gas decomposition rate ratio as described above is composed of the particle size (specific surface area), crystal structure and crystallinity of the tungsten oxide powder and tungsten oxide composite powder (tungsten oxide-based powder) constituting it. It can be obtained by controlling the powder color and the like.
  • the tungsten oxide composite material powder contains 50% by mass of at least one metal element selected from, for example, Ti, Fe, Cu, Zr, Ag, Pt, Pd, Mn, Al, and Ce in tungsten oxide as a main component. It is contained in the following range.
  • the specific configuration (composite form, composite amount, etc.) of the tungsten oxide composite powder, the composite method, and the like are the same as in the first embodiment.
  • the tungsten oxide-based powder constituting the same preferably has a BET specific surface area in the range of 4.1 to 820 m 2 / g. Further, the tungsten oxide powder preferably has an average particle size in the range of 1 to 200 nm.
  • the performance of the photocatalyst powder increases as the specific surface area increases and the particle size decreases. Therefore, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is less than 4.1 m 2 / g or the average particle diameter exceeds 200 nm, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained. On the other hand, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder exceeds 820 m 2 / g or the average particle diameter is less than 1 nm, the particles become too small, and the handleability as a powder is inferior, so the practicality is lowered. .
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is more preferably in the range of 8.2 to 410 m 2 / g, and the average particle size is more preferably in the range of 2 to 100 nm.
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide based powder is preferably in the range of 11 to 300 m 2 / g, more preferably in the range of 16 to 150 m 2 / g.
  • the average particle diameter is preferably in the range of 2.7 to 75 nm, more preferably in the range of 5.5 to 51 nm.
  • the tungsten oxide constituting the tungsten oxide powder or the tungsten oxide composite powder in the second embodiment is at least one crystal structure selected from monoclinic and triclinic crystals of tungsten trioxide, or the monoclinic and triclinic crystals. It is preferable to have a crystal structure in which orthorhombic crystals are mixed in at least one selected from orthorhombic crystals.
  • Such tungsten oxide powder can stably exhibit excellent photocatalytic performance. Although it is difficult to identify the abundance ratio of each crystal phase of tungsten trioxide, when the above conditions (1) to (4) are satisfied when measured by X-ray diffraction, It can be estimated that it has.
  • the tungsten oxide powder has an a * of ⁇ 5 or less and a b * of Preferably, it has a color of 5 or more and L * of 70 or more.
  • the tungsten oxide powder preferably has a color where a * is ⁇ 5 or less, b * is 5 or more, and L * is 70 or more.
  • a * is in the range of ⁇ 25 to ⁇ 8, and b * is 10 to 45. More preferably, the range, L *, has a color of 85 or more.
  • Such numerical values of the L * a * b * color system indicate that the tungsten oxide powder has a hue from yellow to around green, and has high saturation and brightness.
  • the photocatalytic performance by excitation with visible light can be improved.
  • the color tone of the tungsten oxide powder is considered to change on the basis of composition variation due to oxygen deficiency or the like, light irradiation, etc., and good photocatalytic performance is obtained when it has the above-described hue, saturation, and brightness.
  • it has a hue near blue it is considered that there are many oxygen vacancies and the like, and in such a hue, a decrease in photocatalytic performance is recognized.
  • the gas decomposition rate (G1) at the time of irradiation with illuminance of 6000 lx can be obtained.
  • the ratio of the gas decomposition rate (G2) when irradiated with an illuminance of 2500 lx is 74% or more
  • the ratio of the gas decomposition rate (G3) when irradiated with an illuminance of 1000 lx is 50% or more. It becomes possible to realize a visible light responsive photocatalyst powder with a (G4) ratio of 37% or more with good reproducibility.
  • the performance of the visible light responsive photocatalyst powder cannot be enhanced only by the specific surface area and particle size.
  • the visible light responsiveness can be improved by doping nitrogen or sulfur to enhance the visible light absorption performance. Furthermore, by controlling the heat treatment temperature to improve crystallinity or by supporting a metal, it becomes possible to prevent recombination of electrons and holes and increase photocatalytic activity.
  • titanium oxides that exhibit high performance under extremely high illuminance at present, but the performance decreases as the illuminance decreases, and practical gas decomposition performance at low illuminance of about 150 to 500 lx on a daily basis. Is not obtained.
  • tungsten oxide powder having visible light absorption performance is applied to the visible light responsive photocatalyst powder, and the BET specific surface area, average particle diameter (D50), crystal structure, powder color, etc. of the tungsten oxide powder.
  • the gas decomposition rate ratio (G2 / G1 ratio) between the illuminance of 6000 lx and the illuminance of 2500 lx is 74% or more. it can. This is because increasing the specific surface area of the photocatalyst powder increases the amount of gas adsorption, thereby increasing the number of active sites, and also has the effect of reducing the probability of recombination due to improved crystallinity. .
  • Tungsten oxide has a band gap of 2.5 to 2.8 eV and is smaller than titanium oxide, and absorbs visible light. Therefore, excellent visible light responsiveness can be realized. Furthermore, since a typical crystal structure of tungsten oxide is a ReO 3 structure, a crystal plane having a high reaction activity with oxygen is easily exposed in the outermost surface layer. For this reason, high hydrophilicity is exhibited by adsorbing water. Alternatively, by oxidizing the adsorbed water, OH radicals can be generated, whereby molecules and compounds can be oxidized. Therefore, photocatalytic performance superior to anatase and rutile crystals of titanium oxide can be exhibited.
  • the tungsten oxide powder of this embodiment has a negative zeta potential in an aqueous solution having a pH of 1 to 7, the tungsten oxide powder has excellent dispersibility, and thus can be applied thinly and uniformly to a substrate or the like.
  • Photocatalytic performance includes, for example, performance of decomposing organic gases such as acetaldehyde and formaldehyde, hydrophilicity, antibacterial / sterilizing performance, and the like.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of this embodiment is excellent in photocatalytic performance when irradiated with light of 430 to 500 nm.
  • the excitation source that emits light having a wavelength of 430 to 500 nm include sunlight, a fluorescent lamp, a blue light emitting diode, and a blue laser.
  • a blue light emitting diode or a blue laser is preferable because it can emit only light having a wavelength of 430 to 500 nm.
  • the tungsten oxide powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder may contain a metal element as a trace amount of impurities.
  • the content of the metal element as the impurity element is preferably 2% by mass or less.
  • the impurity metal element include elements generally contained in tungsten ore and contaminating elements mixed when producing a tungsten compound used as a raw material. For example, Fe, Mo, Mn, Cu, Ti, Al, Ca, Ni, Cr, Mg, etc. are mentioned. This is not the case when these elements are used as constituent elements of the composite material.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the third embodiment includes a tungsten oxide powder or a tungsten oxide composite powder.
  • a visible light responsive photocatalyst powder exhibits a gas decomposition rate of 5% or more when irradiated with visible light having an illuminance of 200 lx with light having a wavelength of only 380 nm or more in a gas decomposition test shown below.
  • the visible light responsive photocatalyst powder has a gas decomposition rate of 2% or more when irradiated with visible light having a wavelength of only 380 nm or more and an illuminance of 100 lx, and visible light having a wavelength of 380 nm or more and a light having a wavelength of 380 nm or more. It is preferable that the gas decomposition rate when irradiated with is 1% or more.
  • the above-mentioned gas decomposition test for determining the gas decomposition rate is carried out using a flow-type apparatus according to the nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) evaluation of JIS-R-1701-1 (2004).
  • a flow-type apparatus According to the nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) evaluation of JIS-R-1701-1 (2004).
  • an acetaldehyde gas with an initial concentration of 10 ppm is flowed to measure the gas concentration.
  • A is the gas concentration before light irradiation
  • B is the gas concentration when 15 minutes or more have elapsed since the light irradiation and has stabilized.
  • a value calculated based on [Expression: (AB) / A ⁇ 100] from the gas concentration A and the gas concentration B is defined as a gas decomposition rate (%).
  • visible light refers to light having a wavelength range of 380 to 830 nm.
  • a white fluorescent lamp stipulated in JIS-Z-9112 is used as a light source, and an ultraviolet cut filter that cuts off light having a wavelength of less than 380 nm is used to irradiate visible light having a wavelength of only 380 nm or more. It is preferable to perform evaluation.
  • the white fluorescent lamp for example, FL20SS ⁇ W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp. or its equivalent is used.
  • As the ultraviolet cut filter for example, Clarex N-169 (trade name) manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd. or its equivalent is used.
  • the excitation light is the light from the lighting lamp and the natural light from the window, but the place where the light intensity in the living space is low is only the light from the lighting lamp.
  • the most commonly used indoor illumination light source is a white fluorescent lamp
  • the performance measurement of the visible light responsive photocatalyst powder of this embodiment is performed using a white fluorescent lamp. As a result, a value closest to the practical performance can be obtained.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the third embodiment uses a white LED lamp and exhibits the same gas decomposition rate when irradiated with visible light having a wavelength of only 410 nm or more. Is.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the third embodiment is an excellent gas under irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx, and further under irradiation of visible light with an illuminance of 100 lx and irradiation of visible light with an illuminance of 50 lx. Since the decomposition rate is shown, it is possible to obtain photocatalytic performance in an indoor environment with low illuminance. That is, good photocatalytic performance can be obtained on the basis of a gas decomposition rate of 5% or more, even under illuminance of about 200 lx, such as when the apartment is in a living room or in a bathroom, etc.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of the third embodiment exhibits high photocatalytic performance under a remarkably high illuminance such as 6000 lx, which is widely used for its evaluation. Furthermore, it exhibits excellent photocatalytic performance even in an indoor environment with a daily brightness of about 600 lx, such as when reading, in an environment with an illuminance of about 1000 lx, such as in an office or a place where detailed work is performed. . Thus, according to the visible light responsive photocatalyst powder of 3rd Embodiment, it becomes possible to exhibit photocatalytic performance under various illumination intensity.
  • the gas decomposition rate when the visible light responsive photocatalyst powder is irradiated with visible light having an illuminance of 200 lx is preferably 15% or more.
  • the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 100 lx is more preferably 10% or more, and the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 50 lx is more preferably 5% or more.
  • photocatalytic performance can be obtained even under extremely low illuminance such as a place where indoor ceilings, walls, floors, furniture, home appliances, and the like are placed. Furthermore, in the third embodiment, the photocatalytic performance can be obtained even with as little light as 10 lx, and it becomes possible to provide a visible light responsive photocatalyst powder having unprecedented characteristics.
  • the visible light responsive photocatalyst powder having the gas decomposition rate as described above is composed of the particle size (specific surface area), crystal structure, crystallinity, tungsten oxide powder and tungsten oxide composite powder (tungsten oxide-based powder) constituting the same. It can be obtained by controlling the powder color and the like.
  • the tungsten oxide composite material powder contains 50% by mass of at least one metal element selected from, for example, Ti, Fe, Cu, Zr, Ag, Pt, Pd, Mn, Al, and Ce in tungsten oxide as a main component. It is contained in the following range.
  • the specific configuration (composite form, composite amount, etc.) of the tungsten oxide composite powder, the composite method, and the like are the same as in the first embodiment.
  • the tungsten oxide-based powder constituting the same preferably has a BET specific surface area in the range of 4.1 to 820 m 2 / g. Further, the tungsten oxide powder preferably has an average particle size in the range of 1 to 200 nm.
  • the performance of the photocatalyst powder increases as the specific surface area increases and the particle size decreases. Therefore, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is less than 4.1 m 2 / g or the average particle diameter exceeds 200 nm, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained. On the other hand, when the BET specific surface area of the tungsten oxide powder exceeds 820 m 2 / g or the average particle diameter is less than 1 nm, the particles become too small, and the handleability as a powder is inferior, so the practicality is lowered. .
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide powder is more preferably in the range of 8.2 to 420 m 2 / g, and the average particle diameter is more preferably in the range of 2 to 100 nm.
  • the BET specific surface area of the tungsten oxide based powder is preferably in the range of 11 to 300 m 2 / g, more preferably in the range of 16 to 150 m 2 / g.
  • the average particle diameter is preferably in the range of 2.7 to 75 nm, more preferably in the range of 5.5 to 51 nm.
  • the tungsten oxide constituting the tungsten oxide powder and the tungsten oxide composite powder in the third embodiment is at least one crystal structure selected from monoclinic and triclinic crystals of tungsten trioxide, or the monoclinic and triclinic crystals. It is preferable to have a crystal structure in which orthorhombic crystals are mixed in at least one selected from orthorhombic crystals.
  • Such tungsten oxide powder can stably exhibit excellent photocatalytic performance. Although it is difficult to identify the abundance ratio of each crystal phase of tungsten trioxide, when the above conditions (1) to (4) are satisfied when measured by X-ray diffraction, It can be estimated that it has.
  • the tungsten oxide powder has an a * of ⁇ 5 or less and a b * of Preferably, it has a color of 5 or more and L * of 70 or more.
  • the tungsten oxide powder preferably has a color where a * is ⁇ 5 or less, b * is 5 or more, and L * is 70 or more.
  • a * is in the range of ⁇ 25 to ⁇ 8, and b * is 10 to 45. More preferably, the range, L *, has a color of 85 or more.
  • Such numerical values of the L * a * b * color system indicate that the tungsten oxide powder has a hue from yellow to around green and has high saturation and lightness.
  • the photocatalytic performance by excitation with visible light can be improved.
  • the color tone of the tungsten oxide powder is considered to change on the basis of composition variation due to oxygen deficiency or the like, light irradiation, etc., and good photocatalytic performance is obtained when it has the above-described hue, saturation, and brightness.
  • it has a hue near blue it is considered that there are many oxygen vacancies and the like, and in such a hue, a decrease in photocatalytic performance is recognized.
  • Gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 200 lx by using a tungsten oxide powder having the above-mentioned particle size (specific surface area), crystal structure, powder color, etc. and further improved crystallinity A visible light responsive photocatalyst powder having a gas decomposition rate of 2% or more when irradiated with visible light with an illuminance of 100 lx and a gas decomposition rate of 1% or more when irradiated with visible light with an illuminance of 50 lx is obtained. be able to.
  • the performance of the visible light responsive photocatalyst powder cannot be enhanced only by the specific surface area and particle size.
  • titanium oxide visible light responsiveness can be improved by doping nitrogen or sulfur to improve the visible light absorption performance. Furthermore, by controlling the heat treatment temperature to improve crystallinity or by supporting a metal, it becomes possible to prevent recombination of electrons and holes and increase photocatalytic activity.
  • titanium oxides that exhibit high performance under extremely high illuminance at present, but the performance decreases as the illuminance decreases, and practical photocatalytic performance is reduced at daily low illuminances of about 150 to 500 lx. No indication has been obtained. Furthermore, there is no substance that shows activity with a slight light of about 10 lx.
  • tungsten oxide powder having visible light absorption performance is applied to the visible light responsive photocatalyst powder, and the BET specific surface area and average particle diameter (D50) of the tungsten oxide powder, as well as the crystal structure and powder color.
  • D50 the BET specific surface area and average particle diameter
  • Tungsten oxide has a band gap of 2.5 to 2.8 eV and is smaller than titanium oxide, and absorbs visible light. Therefore, excellent visible light responsiveness can be realized. Furthermore, since a typical crystal structure of tungsten oxide is a ReO 3 structure, a crystal plane having high reaction activity having oxygen in the outermost surface layer is easily exposed. For this reason, high hydrophilicity is exhibited by adsorbing water. Alternatively, by oxidizing the adsorbed water, OH radicals can be generated, whereby molecules and compounds can be oxidized. Therefore, photocatalytic performance superior to anatase and rutile crystals of titanium oxide can be exhibited.
  • the tungsten oxide powder of this embodiment has a negative zeta potential in an aqueous solution having a pH of 1 to 7, the tungsten oxide powder has excellent dispersibility, and thus can be applied thinly and uniformly to a substrate or the like.
  • Photocatalytic performance includes, for example, performance of decomposing organic gases such as acetaldehyde and formaldehyde, hydrophilicity, antibacterial / sterilizing performance, and the like.
  • the visible light responsive photocatalyst powder of this embodiment is excellent in photocatalytic performance when irradiated with light of 430 to 500 nm.
  • the excitation source that emits light having a wavelength of 430 to 500 nm include sunlight, a fluorescent lamp, a blue light emitting diode, and a blue laser.
  • a blue light emitting diode or a blue laser is preferable because it can emit only light having a wavelength of 430 to 500 nm.
  • the tungsten oxide powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder may contain a metal element as a trace amount of impurities.
  • the content of the metal element as the impurity element is preferably 2% by mass or less.
  • the impurity metal element include elements generally contained in tungsten ore and contaminating elements mixed when producing a tungsten compound used as a raw material. For example, Fe, Mo, Mn, Cu, Ti, Al, Ca, Ni, Cr, Mg, etc. are mentioned. This is not the case when these elements are used as constituent elements of the composite material.
  • the tungsten oxide powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder according to the embodiment of the present invention is produced, for example, as follows.
  • the tungsten oxide powder is manufactured by applying a sublimation process. It is also effective to combine a heat treatment process with a sublimation process.
  • the tungsten trioxide powder produced by applying a sublimation process or a combination of a sublimation process and a heat treatment process the above-described crystal structure and BET specific surface area can be stably realized.
  • the average particle size of the primary particles approximates the value converted from the BET specific surface area, and a powder with small particle size variation can be provided stably.
  • the sublimation step is a step of obtaining tungsten trioxide powder by sublimating a metal tungsten powder, a tungsten compound powder, or a tungsten compound solution in an oxygen atmosphere.
  • Sublimation is a phenomenon in which a state change from a solid phase to a gas phase or from a gas phase to a solid phase occurs without going through a liquid phase.
  • any of metallic tungsten powder, tungsten compound powder, or tungsten compound solution may be used.
  • the tungsten compound used as the raw material include tungsten trioxide (WO 3 ), tungsten dioxide (WO 2 ), tungsten oxides such as lower oxides, tungsten carbide, ammonium tungstate, calcium tungstate, tungstic acid, and the like. .
  • the metal tungsten powder and the tungsten compound powder are instantaneously changed from the solid phase to the vapor phase, and further oxidized by oxidizing the vaporized metal tungsten vapor.
  • a tungsten powder is obtained. Even when a solution is used, it becomes a gas phase through tungsten oxide or a compound.
  • tungsten oxide fine powder can be obtained by utilizing the oxidation reaction in the gas phase. Furthermore, the crystal structure of the tungsten oxide fine powder can be controlled.
  • tungsten oxide powder obtained by sublimation in an oxygen atmosphere
  • metal tungsten powder tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, and ammonium tungstate powder. It is preferred to use seeds.
  • Metal tungsten powder and tungsten oxide powder are particularly preferable as a raw material for the sublimation process because they do not contain harmful substances as by-products (substances other than tungsten oxide) formed in the sublimation process.
  • tungsten compound used as a raw material a compound containing tungsten (W) and oxygen (O) as its constituent elements is preferable.
  • W and O are contained as the constituent components, it is easily sublimated instantaneously when an inductively coupled plasma treatment or the like described later is applied in the sublimation process.
  • tungsten compound include WO 3 , W 20 O 58 , W 18 O 49 , WO 2 and the like.
  • the tungsten metal powder or tungsten compound powder as the tungsten raw material preferably has an average particle size in the range of 0.1 to 100 ⁇ m.
  • the average particle size of the tungsten raw material is more preferably in the range of 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m, still more preferably in the range of 0.3 ⁇ m to 3 ⁇ m, and desirably in the range of 0.3 ⁇ m to 1.5 ⁇ m. If a metal tungsten powder or a tungsten compound powder having an average particle diameter within the above range is used, sublimation is likely to occur.
  • the average particle size of the tungsten raw material is less than 0.1 ⁇ m, the raw material powder is too fine, so that it is necessary to adjust the raw material powder in advance, the handling property is lowered, and the cost is increased. It is not preferable. If the average particle size of the tungsten raw material exceeds 100 ⁇ m, a uniform sublimation reaction hardly occurs. Even if the average particle size is large, a uniform sublimation reaction can be caused by treatment with a large amount of energy, but this is not industrially preferable.
  • At least one treatment selected from inductively coupled plasma treatment, arc discharge treatment, laser treatment, electron beam treatment, and gas burner treatment may be mentioned.
  • a sublimation process is performed by irradiating a laser or electron beam.
  • Lasers and electron beams have a small irradiation spot diameter, so it takes time to process a large amount of raw materials at once, but there is an advantage that it is not necessary to strictly control the stability of the raw material particle size and supply amount. .
  • ⁇ Inductively coupled plasma treatment and arc discharge treatment require adjustment of the plasma and arc discharge generation area, but a large amount of raw material powder can be oxidized at a time in an oxygen atmosphere. In addition, the amount of raw material that can be processed at one time can be controlled.
  • the gas burner treatment is relatively inexpensive, it is difficult to treat a large amount of raw material powder or raw material solution. For this reason, the gas burner treatment is inferior in terms of productivity.
  • the gas burner treatment is not particularly limited as long as it has sufficient energy for sublimation. A propane gas burner or an acetylene gas burner is used.
  • a method is generally used in which plasma is generated using argon gas or oxygen gas, and metal tungsten powder or tungsten compound powder is supplied into the plasma.
  • a method of supplying the tungsten raw material into the plasma for example, a method of blowing a metal tungsten powder or a tungsten compound powder together with a carrier gas, a method of blowing a dispersion liquid in which a metal tungsten powder or a tungsten compound powder is dispersed in a predetermined liquid dispersion medium Etc.
  • Examples of the carrier gas used when metal tungsten powder or tungsten compound powder is blown into the plasma include air, oxygen, and an inert gas containing oxygen. Of these, air is preferably used because of its low cost.
  • a reaction gas containing oxygen is introduced in addition to the carrier gas, or when the tungsten compound powder is tungsten trioxide, etc.
  • a carrier gas such as argon or helium is not used.
  • An active gas may be used. It is preferable to use oxygen, an inert gas containing oxygen, or the like as the reaction gas. In the case of using an inert gas containing oxygen, it is preferable to set the oxygen amount so that the oxygen amount necessary for the oxidation reaction can be sufficiently supplied.
  • the crystal structure of the tungsten trioxide powder It is easy to control the crystal structure of the tungsten trioxide powder by applying a method of blowing metal tungsten powder or tungsten compound powder together with the carrier gas and adjusting the gas flow rate, the pressure in the reaction vessel, and the like. Specifically, at least one selected from monoclinic crystal and triclinic crystal (monoclinic crystal, triclinic crystal, or mixed crystal of monoclinic crystal and triclinic crystal), or orthorhombic crystal mixed therewith. It is easy to obtain tungsten trioxide powder having a crystal structure.
  • the crystal structure of the tungsten trioxide powder is more preferably a mixed crystal of monoclinic crystal and triclinic crystal, or a mixed crystal of monoclinic crystal, triclinic crystal and orthorhombic crystal.
  • Examples of the dispersion medium used for preparing the dispersion liquid of the metal tungsten powder and the tungsten compound powder include a liquid dispersion medium having an oxygen atom in the molecule.
  • Use of the dispersion facilitates handling of the raw material powder.
  • the liquid dispersion medium having an oxygen atom in the molecule for example, a medium containing 20% by volume or more of at least one selected from water and alcohol is used.
  • the alcohol used as the liquid dispersion medium for example, at least one selected from methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol is preferable. Since water and alcohol are easily volatilized by the heat of plasma, the sublimation reaction and oxidation reaction of the raw material powder are not disturbed, and the oxygen reaction is easily promoted because the molecule contains oxygen.
  • the metallic tungsten powder or tungsten compound powder is preferably contained in the dispersion in the range of 10 to 95% by mass, and more preferably. It is in the range of 40 to 80% by mass.
  • the metal tungsten powder and the tungsten compound powder can be uniformly dispersed in the dispersion. If uniformly dispersed, the sublimation reaction of the raw material powder tends to occur uniformly. If the content in the dispersion is less than 10% by mass, the amount of the raw material powder is too small to produce efficiently. If it exceeds 95% by mass, the amount of the dispersion liquid is small, and the viscosity of the raw material powder increases, so that the container becomes easy to stick to the container, and the handleability is lowered.
  • the method using the dispersion liquid as described above can also be applied to arc discharge treatment.
  • the sublimation process is performed by irradiating with a laser or an electron beam
  • the laser is not particularly limited as long as it has sufficient energy to sublimate metallic tungsten or a tungsten compound, but a CO 2 laser is preferable because of its high energy.
  • the entire surface of the pellet having a certain size can be sublimated effectively by moving at least one of the irradiation source of the laser beam or the electron beam or the pellet.
  • the above pellets can be applied to inductively coupled plasma processing and arc discharge processing.
  • the tungsten oxide powder constituting the visible light responsive photocatalyst powder of the embodiment can be obtained only by the sublimation process as described above, but it is also effective to perform a heat treatment process on the tungsten oxide powder produced by the sublimation process. is there.
  • the heat treatment step the tungsten trioxide powder obtained in the sublimation step is heat-treated at a predetermined temperature and time in an oxidizing atmosphere. Even when the tungsten trioxide fine powder cannot be sufficiently formed by controlling the conditions of the sublimation process or the like, the proportion of the tungsten trioxide fine powder in the tungsten oxide powder is 99% or more by the heat treatment, substantially 100%. %. Furthermore, the crystal structure of the tungsten trioxide fine powder can be adjusted to a predetermined structure in the heat treatment step.
  • Examples of the oxidizing atmosphere used in the heat treatment step include air and oxygen-containing gas.
  • An oxygen-containing gas means an inert gas containing oxygen.
  • the heat treatment temperature is preferably in the range of 200 to 1000 ° C, more preferably 400 to 700 ° C.
  • the heat treatment time is preferably 10 minutes to 5 hours, more preferably 30 minutes to 2 hours.
  • the heat treatment temperature is less than 200 ° C.
  • the heat treatment temperature exceeds 1000 ° C.
  • the tungsten oxide fine particles grow rapidly, so that the specific surface area of the obtained tungsten oxide fine powder tends to decrease.
  • the crystal structure and crystallinity of the tungsten trioxide fine powder can be adjusted.
  • the tungsten oxide powder may contain a transition metal element for improving photocatalytic performance and product characteristics such as gas decomposition performance or antibacterial properties.
  • the content of the transition metal element is preferably 50% by mass or less. When content of a transition metal element exceeds 50 mass%, there exists a possibility that the characteristic as visible light responsive photocatalyst powder may fall.
  • the content of the transition metal element is preferably 10% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
  • the transition metal element is an element having an atomic number of 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79, 89 to 109, and among these, at least one selected from Ti, Fe, Cu, Zr, Ag, and Pt is used. It is preferable. Transition metal elements are contained in the form of metal, oxide, composite oxide, compound, etc., and may be mixed or supported. Further, a compound with tungsten may be formed.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the embodiment of the present invention may be used as it is as a visible light responsive photocatalyst, or may be obtained by mixing, carrying, impregnating the visible light responsive photocatalyst powder with other materials. It is also possible to use the obtained powder (or a substance other than the powder) as a visible light responsive photocatalyst.
  • the visible light responsive photocatalyst material of this embodiment contains visible light responsive photocatalyst powder in the range of 1 to 100% by mass. The content of the visible light responsive photocatalyst powder is appropriately selected according to the desired characteristics, but if it is less than 1% by mass, sufficient photocatalytic performance cannot be obtained.
  • the visible light responsive photocatalyst powder may be mixed with particles such as SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , and TiO 2 , or may be supported on these particles. Further, zeolite or the like may be impregnated with tungsten oxide or a tungsten oxide composite material.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to the embodiment of the present invention is used as a visible light responsive photocatalyst paint by mixing with a solvent, an additive, or the like.
  • the above-mentioned visible light responsive photocatalyst material may be used as the main component of the visible light responsive photocatalyst paint.
  • the content of the photocatalyst powder or photocatalyst material in the visible light responsive photocatalyst paint is in the range of 0.1 to 90% by mass. When the content of the photocatalyst powder or the photocatalyst material is less than 0.1% by mass, the photocatalytic performance cannot be sufficiently obtained, and when it exceeds 90% by mass, the properties as a paint are deteriorated.
  • Examples of the solvent and additive blended in the visible light responsive photocatalyst paint include water, alcohol, a dispersant, and a binder.
  • the binder may be any of an inorganic binder, an organic binder, and an organic / inorganic composite binder.
  • Examples of the inorganic binder include colloidal silica, alumina sol, zirconia sol, and the like.
  • the organic-inorganic composite binder indicates an organic substance containing a metal element such as Si as a constituent component.
  • a silicone resin or the like is used as an organic component of the organic binder or the organic / inorganic composite binder.
  • a visible light responsive photocatalyst product comprises the above-described visible light responsive photocatalyst powder or photocatalyst material, or a coating layer of a photocatalyst paint.
  • the photocatalyst product is, for example, a product obtained by adhering or impregnating a photocatalyst powder or a photocatalyst material on a base material, a product obtained by applying a photocatalyst paint to a base material, or the like. Also included are products containing zeolite, activated carbon, porous ceramics, etc. impregnated with photocatalyst powder.
  • visible light responsive photocatalytic products include air conditioners, air purifiers, electric fans, refrigerators, microwave ovens, dishwashers / dryers, rice cookers, pots, IH heaters, washing machines, vacuum cleaners, lighting equipment (lamps, utensils) Main body, shade, etc.), sanitary ware, toilet bowl, wash basin, mirror, bathroom (wall, ceiling, floor, etc.), building materials (interior wall, ceiling material, floor, outer wall), interior goods (curtain, carpet, table, chair, Sofas, shelves, beds, bedding, etc.), glass, sashes, handrails, doors, knobs, clothes, filters used for home appliances, and the like.
  • the substrate of the visible light responsive photocatalyst product include resins such as glass, plastic and acrylic, paper, fiber, metal, and wood. In particular, when a photocatalytic coating is applied to glass, highly transparent glass is obtained.
  • the visible light responsive photocatalytic product according to the embodiment of the present invention can be applied to parts used in a living space or an indoor space of an automobile. Since it is a highly sensitive photocatalyst, photocatalytic performance can be exhibited even in a place where it is difficult for light to hit indoors or in a place with low illuminance. In addition, since glass that hardly transmits ultraviolet rays is used in automobiles, the use of visible light responsive photocatalyst products is effective in decomposing organic gases in spaces where there is almost no ultraviolet rays, hydrophilicity, and antifouling. To do.
  • Photocatalytic performance can be exhibited even when a light source with low illuminance is used, such as a light-emitting diode or miniature light bulb used as an interior of an automobile interior space. For this reason, visible light responsive photocatalyst products can be used even in places and uses where there has been concern about use due to problems with light sources, and the range of application is widened.
  • inductively coupled plasma processing is applied to the sublimation process, but the present invention is not limited to this.
  • Example 1 First, a tungsten trioxide powder having an average particle size of 0.5 ⁇ m was prepared as a raw material powder. This raw material powder was sprayed onto RF plasma together with a carrier gas (Ar), and oxygen was allowed to flow as a reaction gas at a flow rate of 80 L / min. In this manner, a tungsten oxide powder was produced through a sublimation process in which the raw material powder was subjected to an oxidation reaction while being sublimated. Table 1 shows the production conditions of the tungsten oxide powder.
  • the BET specific surface area and average particle diameter (by image analysis of TEM photograph) of the obtained tungsten oxide powder were measured.
  • the measurement of the BET specific surface area was performed using a specific surface area measuring device Macsorb1201 manufactured by Mountec. Pretreatment was performed in nitrogen at 200 ° C. for 20 minutes.
  • H-7100FA manufactured by Hitachi, Ltd. was used, and an enlarged photograph was subjected to image analysis to extract 50 or more particles, and a volume-based integrated diameter was obtained to calculate D50.
  • Table 2 shows the measurement results of the BET specific surface area and the average particle diameter.
  • X-ray diffraction of tungsten oxide powder was performed.
  • X-ray diffraction was performed using a Rigaku X-ray diffractometer RINT-2000 using a Cu target, a Ni filter, and a graphite (002) monochromator. Measurement conditions were tube voltage: 40 kV, tube current: 40 mA, divergence slit: 1/2 °, scattering slit: automatic, light receiving slit: 0.15 mm, 2 ⁇ measurement range: 20 to 70 °, scanning speed: 0. 5 ° / min, sampling width: 0.004 °. In measuring the peak intensity, K ⁇ 2 removal was not performed, but only smoothing and background removal processes were performed.
  • Table 2 shows the identification results of the crystal structure of the tungsten oxide powder based on the X-ray diffraction results.
  • the color of the tungsten oxide powder was measured based on the L * a * b * color system.
  • Color measurement based on the L * a * b * color system was performed using a spectrocolorimeter CM-2500d manufactured by Konica Minolta. Table 2 shows the measurement results of L * a * b *.
  • the decomposition rate of acetaldehyde was measured.
  • the decomposition rate of acetaldehyde gas was measured under the following conditions using a flow-type apparatus similar to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • Table 3 and FIG. 1 show gas decomposition rates when irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx.
  • the tungsten oxide powder of Example 1 had a gas decomposition rate of 86% at an illuminance of 2500 lx, a gas decomposition rate of 1000 lx at 66%, and a gas decomposition rate at 600 lx of 48%.
  • the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 200 lx and 50 lx is measured. did.
  • the results are also shown in Table 3 and FIG.
  • the tungsten oxide powder of Example 1 exhibited a gas decomposition rate of 20% even under a low illuminance of 200 lx, and further exhibited a gas decomposition rate of 7% even under a very low illuminance condition of 50 lx.
  • the tungsten oxide powder of Example 1 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed practical gas decomposition performance even under low illuminance. .
  • the initial concentration of acetaldehyde was 10 ppm
  • the gas flow rate was 140 mL / min
  • the sample amount was 0.2 g.
  • the preparation of the sample was applied to a 5 ⁇ 10 cm glass plate and dried. In the case of a powder sample, it was spread with water and dried. Pretreatment was performed with black light for 12 hours. Using a white fluorescent lamp (FL20SS / W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) as a light source, light with a wavelength of less than 380 nm was cut using an ultraviolet cut filter (manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd., Clarex N-169). .
  • the illuminance was adjusted to a predetermined value. First, wait for the gas to disappear and stabilize without irradiating light. Light irradiation is started after stabilization. Light is irradiated under such conditions, and the gas concentration after 15 minutes is measured to determine the gas decomposition rate. However, if the gas concentration is not stable after 15 minutes, the concentration is continuously measured until it stabilizes. A multi-gas monitor 1412 manufactured by INOVA was used as the gas analyzer.
  • Example 2 A tungsten oxide powder is produced through the same sublimation process as in Example 1 except that argon is flowed at a flow rate of 80 L / min and oxygen is flowed as a reaction gas, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 35 kPa and the reduced pressure side. did. Further, the tungsten oxide powder was heat-treated in the atmosphere at 400 ° C. ⁇ 1.5 h. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 h, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 h. The tungsten oxide powder thus obtained was measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the production conditions of the tungsten oxide powder are shown in Table 1, the measurement results of the powder characteristics are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG. It was confirmed that the tungsten oxide powder according to Example 2 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed good gas decomposition performance even under low illuminance.
  • Examples 3-5 In Examples 3 to 5, the same sublimation process as in Example 1 was performed.
  • a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and air at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 500 ° C. ⁇ 1 h after the sublimation process. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 h, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 h.
  • Example 4 the sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 100 L / min, and the heat treatment process was performed under the condition of 650 ° C. ⁇ 0.5 h after the sublimation process. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 h, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 h.
  • a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min. After the sublimation process, a heat treatment process was performed under conditions of 850 ° C. ⁇ 0.25 h. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 h, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 h.
  • the obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the production conditions of the tungsten oxide powder are shown in Table 1, the measurement results of the powder characteristics are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG. It was confirmed that all the tungsten oxide powders according to Examples 3 to 5 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed good gas decomposition performance even under low illuminance.
  • Example 6 Except for flowing argon at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min as a reaction gas, after performing a sublimation process in the same manner as in Example 1, a heat treatment process was performed in the atmosphere at 950 ° C. ⁇ 1 h. Carried out. About the obtained tungsten oxide powder, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. The production conditions of the tungsten oxide powder are shown in Table 1, the measurement results of the powder characteristics are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG.
  • the tungsten oxide powder of Example 6 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and exhibited a gas decomposability rate of 5% under the illuminance of 200 lx. In addition, it showed good gas decomposition performance under an illuminance of 600 to 2500 lx, but was inferior to Examples 1 to 5. Therefore, when the illuminance was lowered to 50 lx, no gas decomposition performance was obtained.
  • Comparative Example 1 The tungsten oxide powder produced through the same sublimation process as in Example 5 was heat-treated in air at 1050 ° C. ⁇ 0.25 h. About the obtained tungsten oxide powder, the same measurement and evaluation as Example 1 were performed. The production conditions of the tungsten oxide powder are shown in Table 1, the measurement results of the powder characteristics are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG. The tungsten oxide powder had a slightly low BET specific surface area of 4 m 2 / g and an average particle size of 215 nm, so that the gas decomposition rate at an illuminance of 600 to 2500 lx was low.
  • the gas decomposition performance was not exhibited at 50 lx. This is presumably because grain growth occurred by heat treatment at a high temperature.
  • Comparative Example 2 Measurements and evaluations similar to those in Example 1 were performed using a tungsten oxide powder (manufactured by Rare Metallic) commercially available as a reagent. The powder characteristics are shown in Table 2, and the gas decomposition rate measurement results are shown in Table 3 and FIG. From the X-ray diffraction results, the crystal system was estimated to be a monoclinic and triclinic mixed crystal, the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g, and the average particle size was 1210 nm.
  • tungsten oxide powder manufactured by Rare Metallic
  • Comparative Example 3 In titanium oxide, titanium oxide carrying Pt for improving visible light activity was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 1 were performed.
  • the powder characteristics other than the crystal system are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG.
  • the BET specific surface area was as large as 210 m 2 / g, and the average particle size was as small as 7.2 nm.
  • the gas decomposition rates at 6000 lx and 2500 lx were relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx, 600 lx, and 200 lx were 29%, 18%, and 5%, which were only small values compared to the examples. Since the illuminance and gas decomposition rate showed a linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, 50 lx showed almost no gas decomposition performance, and it was confirmed that the activity was low at low illuminance.
  • Comparative Example 4 In titanium oxide, titanium oxide carrying Fe in order to improve visible light activity was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 1 were performed.
  • the powder characteristics other than the crystal system are shown in Table 2, and the measurement results of the gas decomposition rate are shown in Table 3 and FIG.
  • the BET specific surface area was as large as 170 m 2 / g, and the average particle size was as small as 8 nm.
  • the gas decomposition rate at 6000 lx was very high, and the gas decomposition rate at 2500 lx was also relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx, 600 lx, and 200 lx were 26%, 16%, and 4%, which were only small values compared to the examples. It was not obtained. Since the illuminance and gas decomposition rate showed a linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, 50 lx showed almost no gas decomposition performance, and it was confirmed that the activity was low at low illuminance.
  • the illuminance and gas decomposition rate are in a non-linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and a material exhibiting a high gas decomposition rate under irradiation of visible light with illuminance of 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx It can be seen that high photocatalytic performance is exhibited even under low illuminance of about 200 lx such as in a bathroom. Furthermore, it is possible to provide a highly sensitive visible light responsive photocatalyst powder that exhibits gas decomposition performance even under extremely low illuminance of around 50 lx, such as a place where indoor walls, furniture, home appliances, etc. are placed. it can. Naturally, such a material exhibits excellent photocatalytic performance even under a high illuminance of 6000 lx.
  • Example 7 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was mixed with 1% by mass of copper oxide (CuO) powder.
  • the tungsten oxide powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rates under irradiation of illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx are as high as 96%, 90%, 75%, and 61%, respectively.
  • the gas decomposition rates under irradiation of illuminance of 200 lx and 50 lx are also respectively Good values of 36% and 16% were shown. From this measurement result, it was confirmed that good gas decomposition performance was exhibited under low illumination.
  • Example 8 A water-based paint was prepared by adding 5% by mass of the tungsten oxide powder prepared in Example 3 and 0.05% by mass of colloidal silica. This was applied to glass and dried to produce a glass having a photocatalyst coating layer. About such glass, the gas decomposition rate was measured like the powder. As a result, it was confirmed that the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 200 lx showed a good value of 10%.
  • the smell of tobacco was reduced and the glass became difficult to get dirty.
  • the contact angle was 1 ° or less, and superhydrophilicity was exhibited.
  • antibacterial property was evaluated using Staphylococcus aureus, Escherichia coli and mold, it was confirmed that all exhibited excellent antibacterial property.
  • the visible light responsive photocatalyst powders of the examples are excellent in the decomposition performance of organic gases such as acetaldehyde, and the photocatalyst coating layer has high transmittance, so that problems such as color unevenness are not likely to occur visually. Therefore, it is suitably used for building materials used in automobile interior spaces, factories, shops, public facilities, houses, etc., interior materials, and home appliances.
  • Example 9 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 and Example 5 was mixed with 15% by mass of Pd powder.
  • the tungsten oxide composite powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rates under irradiation with an illuminance of 200 lx were 40% and 17%, respectively, and were higher than before Pd mixing regardless of the particle size.
  • the color of the powder was black, transparency was lost when the paint was prepared.
  • Example 11 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was dispersed in an aqueous iron chloride solution. This dispersion was centrifuged, and the supernatant was removed and washed by adding water twice. Thereafter, the powder after removing the supernatant was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a tungsten oxide composite material powder containing 1% by mass of Fe.
  • the gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 35% under irradiation with visible light having an illuminance of 200 lx.
  • Example 12 In the same manner as in Example 11, a tungsten oxide composite powder containing 0.3% by mass of Cu was prepared using an aqueous copper chloride solution. The gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 37% under irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx.
  • Example 13 In the same manner as in Example 11, a tungsten oxide composite powder containing 0.5% by mass of Ag was prepared using an aqueous silver nitrate solution. The gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 32% under irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx.
  • Example 14-17 In the same manner as in Example 11, tungsten oxide composite powders containing 2% by mass and 0.5% by mass of Pd were prepared using an aqueous palladium chloride solution, and the powders of Example 14 and Example 15 were obtained. . Further, a tungsten oxide composite powder was produced in the same manner as in Example 15 except that the tungsten oxide powder obtained in Example 1 and Example 5 was used, and the powders of Example 16 and Example 17 were obtained. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rates showed values of 35%, 45%, 34%, and 29%, respectively, which were higher than before adding Pd regardless of the particle size.
  • the Pd content of 2% by mass has a lower gas decomposition performance than the one containing 0.5% by mass of Pd because Pd is too much around the tungsten oxide particles.
  • Example 18 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was dispersed in an aqueous chloroplatinic acid solution, irradiated with visible light and charged with methanol, and supported by a photoprecipitation method. Centrifugation was performed, and the supernatant was removed and the water was washed twice. After that, the supernatant was removed at 110 ° C. for 12 hours to obtain a tungsten oxide composite powder containing 0.1% by mass of Pt. Produced. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 47% under irradiation with visible light having an illuminance of 200 lx.
  • Example 19-21 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was mixed with titanium oxide powder ST-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) in a proportion of 70% by mass, 40% by mass, and 10% by mass. Tungsten oxide composite powders of Example 20 and Example 21 were prepared. Mixing was performed using a mortar. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under the irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx, the gas decomposition rates were 18%, 34%, and 37%, respectively. The performance of the tungsten oxide composite powder of Example 19 was slightly degraded due to too little tungsten oxide, but the other values were higher than before mixing.
  • Examples 22 and 23 Except for using the tungsten oxide powder obtained in Example 1 and Example 5, 10% by mass of titanium oxide powder was mixed in the same manner as in Example 21 to prepare the powders of Example 22 and Example 23.
  • the gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under the irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx, the gas decomposition rates showed values of 30% and 24%, respectively, and it was confirmed that the gas decomposition rate was improved compared to before mixing of the titanium oxide powder.
  • Example 24 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was dispersed in titanium oxide sol STS-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and then dried at 110 ° C. for 12 hours to contain 5% by mass of TiO 2. A tungsten oxide composite powder was prepared. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 39% under irradiation with visible light having an illuminance of 200 lx. It is considered that high performance was obtained because TiO 2 was more uniformly dispersed than when mixed with TiO 2 powder.
  • Example 25 In the same manner as in Example 7, a powder in which 20% by mass of CuO powder was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 3 was produced.
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rate was 26% under irradiation with visible light having an illuminance of 200 lx.
  • the content of CuO is too large, the characteristics are lower than the powder mixed at a ratio of 1% by mass, and the color of the powder is black.
  • Example 26 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was mixed with 0.5% by mass of zirconium oxide (ZrO 2 ) powder. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was as high as 32% under irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx.
  • ZrO 2 zirconium oxide
  • Example 27 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was dispersed in alumina sol, and this dispersion was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a powder containing 2% by mass of Al 2 O 3 .
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under irradiation with visible light with an illuminance of 200 lx, the gas decomposition rate was 32%, which was equivalent to or better than that before mixing.
  • Example 28-30 The tungsten oxide powder obtained in Example 3 was mixed with tungsten carbide (WC) powder at a ratio of 10% by mass, 2% by mass, and 0.5% by mass, and Example 28, Example 29, and Example 30 were mixed. A powder was prepared. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under the irradiation of visible light with an illuminance of 200 lx, the gas decomposition rates were 21%, 31%, and 35%, respectively. In Example 28, the value was lower than that before mixing because of too much WC, but Example 29 and Example 30 showed values equal to or higher than those before mixing. However, the higher the content of WC, the blacker the powder color, so the transparency was lost when the paint was produced.
  • WC tungsten carbide
  • Example 31 Using the tungsten oxide powder obtained in Example 3 and water, a dispersion treatment was performed in a bead mill to prepare an aqueous dispersion having a concentration of 10% by mass. This was mixed with an aqueous cerium chloride solution to prepare a solution having a mass ratio of Ce and WO 3 of 1: 999. After apply
  • Example 32 The sample manufactured in Example 31 was further heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in the air.
  • the gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rate showed a value of 28%, which was higher than that of the sample only dried at 110 ° C. (Example 31).
  • Example 33 Similarly to Example 31, a 10% by mass aqueous dispersion of tungsten oxide using the powder of Example 3 was prepared, and an aqueous nickel nitrate solution was mixed therewith, so that the mass ratio of Ni and WO 3 was 1: 999. A solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to obtain a sample of Example 33. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under irradiation with visible light with an illuminance of 200 lx, the gas decomposition rate showed a value of 25%, which was higher than before Ni addition.
  • Example 34 Similarly to Example 33, an aqueous dispersion of 10% by mass of tungsten oxide using the powder of Example 3 was prepared, and an aqueous manganese chloride solution was mixed therewith, so that the mass ratio of Mn to WO 3 was 1: 999. A solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to obtain a sample of Example 33. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the gas decomposition rate was 27% under irradiation with visible light having an illuminance of 200 lx, which was higher than before Mn addition. All of the samples of each of the above-described examples showed high hydrophilicity, and were confirmed to have antibacterial and antifungal properties.
  • Example 35 A tungsten trioxide powder having an average particle size of 0.5 ⁇ m was prepared as a raw material powder. This raw material powder was sprayed onto RF plasma together with a carrier gas (Ar), and oxygen was allowed to flow as a reaction gas at a flow rate of 80 L / min. In this manner, a tungsten oxide powder was produced through a sublimation process in which the raw material powder was subjected to an oxidation reaction while being sublimated. Table 4 shows the production conditions of the tungsten oxide powder.
  • the BET specific surface area and average particle size (by image analysis of TEM photograph) of the obtained tungsten oxide powder were measured in the same manner as in Example 1.
  • Table 5 shows the measurement results of the BET specific surface area and the average particle diameter.
  • X-ray diffraction of the tungsten oxide powder was performed in the same manner as in Example 1.
  • Table 5 shows the identification results of the crystal structure of the tungsten oxide powder based on the X-ray diffraction results.
  • the color of the tungsten oxide powder was measured based on the L * a * b * color system in the same manner as in Example 1.
  • Table 5 shows the measurement results of L * a * b *.
  • the decomposition rate of acetaldehyde was measured.
  • the decomposition rate of acetaldehyde gas was measured under the following conditions using a flow-type apparatus similar to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • Table 6 shows gas decomposition rates when irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx.
  • the gas decomposition rate of the tungsten oxide powder of Example 35 at an illuminance of 2500 lx was 86%
  • the gas decomposition rate at 1000 lx was 66%
  • the gas decomposition rate at 600 lx was 48%.
  • the gas decomposition rate when irradiated with visible light with an illuminance of 200 lx and 50 lx is measured. did.
  • the results are also shown in Table 6.
  • the tungsten oxide powder of Example 35 exhibited a gas decomposition rate of 20% even under a low illuminance of 200 lx, and further exhibited a gas decomposition rate of 7% even under a very low illuminance of 50 lx.
  • the tungsten oxide powder of Example 35 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed practical gas decomposition performance even under low illuminance. .
  • the initial concentration of acetaldehyde was 10 ppm
  • the gas flow rate was 140 mL / min
  • the sample amount was 0.2 g.
  • the preparation of the sample was applied to a 5 ⁇ 10 cm glass plate and dried. In the case of a powder sample, it was spread with water and dried. Pretreatment was performed with black light for 12 hours. NSPW-510CS manufactured by Nichia Chemical Co., Ltd. was used as a white LED as the light source, and the illuminance was adjusted to a predetermined value. First, wait for the gas to disappear and stabilize without irradiating light. Light irradiation is started after stabilization.
  • Example 36 Tungsten oxide powder is produced through a sublimation process similar to that in Example 35 except that argon is flowed at a flow rate of 80 L / min and oxygen is flowed as a reaction gas, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 35 kPa and the reduced pressure side. did. Further, the tungsten oxide powder was heat-treated in the atmosphere at 400 ° C. ⁇ 1.5 h. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours. The tungsten oxide powder thus obtained was measured and evaluated in the same manner as in Example 35.
  • Table 4 shows the production conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 5 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate. It was confirmed that the tungsten oxide powder according to Example 36 showed a non-linear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed good gas decomposition performance even under low illuminance.
  • Example 37 In Examples 37 to 39, the same sublimation process as in Example 35 was performed.
  • a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and air at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 500 ° C. ⁇ 1 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 38 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 100 L / min.
  • Example 39 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 850 ° C. ⁇ 0.25 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 35 The same measurement and evaluation as in Example 35 were performed on the obtained tungsten oxide powder.
  • Table 4 shows the production conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 5 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate. It was confirmed that the tungsten oxide powders of Examples 37 to 39 all showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and showed good gas decomposition performance even under low illuminance.
  • Example 40 Except for flowing argon at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min as a reaction gas, a sublimation process was performed in the same manner as in Example 35, and then a heat treatment process was performed in the atmosphere at 950 ° C. ⁇ 1 h. Carried out.
  • the obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 35.
  • Table 4 shows the production conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 5 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the tungsten oxide powder of Example 40 showed a nonlinear relationship between the illuminance and the gas decomposition rate in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and exhibited a gas decomposability rate of 5% under the illuminance of 200 lx. In addition, it showed good gas decomposition performance under an illuminance of 600 to 2500 lx, but was inferior to Examples 35 to 39. Therefore, when the illuminance was lowered to 50 lx, no gas decomposition performance was obtained.
  • Comparative Example 5 The tungsten oxide powder produced through the same sublimation process as in Example 39 was heat-treated in the atmosphere at 1050 ° C. ⁇ 0.25 h. The obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 35. Table 4 shows the production conditions of the tungsten oxide powder, Table 5 shows the measurement results of the powder characteristics, and Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the tungsten oxide powder had a slightly low BET specific surface area of 4 m 2 / g and an average particle size of 215 nm, so that the gas decomposition rate at an illuminance of 600 to 2500 lx was low.
  • the gas decomposition performance was not exhibited at 50 lx. This is presumably because grain growth occurred by heat treatment at a high temperature.
  • Comparative Example 6 The same measurement and evaluation as in Example 35 were performed using a tungsten oxide powder (manufactured by Rare Metallic) commercially available as a reagent. Table 5 shows the powder characteristics, and Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate. From the X-ray diffraction results, the crystal system was estimated to be a monoclinic and triclinic mixed crystal, the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g, and the average particle size was 1210 nm.
  • tungsten oxide powder manufactured by Rare Metallic
  • Comparative Example 7 In titanium oxide, titanium oxide carrying Pt for improving visible light activity was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 35 were performed. Table 5 shows the powder characteristics other than the crystal system, and Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the BET specific surface area was as large as 210 m 2 / g, and the average particle size was as small as 7.2 nm.
  • the gas decomposition rates at 6000 lx and 2500 lx were relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx, 600 lx, and 200 lx were 20%, 13%, and 3%, which were only small values compared to the examples. Since the illuminance and gas decomposition rate showed a linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, 50 lx showed almost no gas decomposition performance, and it was confirmed that the activity was low at low illuminance.
  • Comparative Example 8 In titanium oxide, titanium oxide carrying Fe in order to improve visible light activity was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 35 were performed. Table 5 shows the powder characteristics other than the crystal system, and Table 6 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the BET specific surface area was as large as 170 m 2 / g, and the average particle size was as small as 8 nm.
  • the gas decomposition rate at 6000 lx was very high, and the gas decomposition rate at 2500 lx was also relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx, 600 lx, and 200 lx were 20%, 11%, and 3%, which were only small values compared to the examples. It was not obtained. Since the illuminance and gas decomposition rate showed a linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, 50 lx showed almost no gas decomposition performance, and it was confirmed that the activity was low at low illuminance.
  • the illuminance and gas decomposition rate are in a non-linear relationship in the illuminance range of 200 to 2500 lx, and a material exhibiting a high gas decomposition rate under irradiation of visible light with illuminance of 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx It can be seen that high photocatalytic performance is exhibited even under low illuminance of about 200 lx such as in a bathroom. Furthermore, it is possible to provide a highly sensitive visible light responsive photocatalyst powder that exhibits gas decomposition performance even under extremely low illuminance of around 50 lx, such as a place where indoor walls, furniture, home appliances, etc. are placed. it can. Naturally, such a material exhibits excellent photocatalytic performance even under a high illuminance of 6000 lx.
  • Example 41 1% by mass of copper oxide (CuO) powder was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 37.
  • the tungsten oxide powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 1.
  • the gas decomposition rates under irradiation of illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx are as high as 96%, 90%, 75%, and 61%, respectively.
  • the gas decomposition rates under irradiation of illuminance of 200 lx and 50 lx are also respectively Good values of 36% and 16% were shown. From this measurement result, it was confirmed that good gas decomposition performance was exhibited under low illumination.
  • Example 42 A water-based paint was prepared by adding 5% by mass of the tungsten oxide powder prepared in Example 37 and 0.05% by mass of colloidal silica. This was applied to glass and dried to produce a glass having a photocatalyst coating layer. About such glass, the gas decomposition rate was measured like the powder. As a result, it was confirmed that the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 200 lx showed a good value of 10%.
  • the smell of tobacco was reduced and the glass became difficult to get dirty.
  • the contact angle was 1 ° or less, and superhydrophilicity was exhibited.
  • antibacterial property was evaluated using Staphylococcus aureus, Escherichia coli and mold, it was confirmed that all exhibited excellent antibacterial property.
  • the visible light responsive photocatalyst powders of the examples are excellent in the decomposition performance of organic gases such as acetaldehyde, and the photocatalyst coating layer has high transmittance, so that problems such as color unevenness are not likely to occur visually.
  • Example 43 Using tungsten oxide powders of Examples 37 and 39, tungsten oxide composite powders were produced in the same manner as in Examples 9 to 34. The properties of these powders were evaluated in the same manner as in Example 35. As a result, improvement in properties was observed as in Examples 9 to 34.
  • Example 44 A tungsten trioxide powder having an average particle size of 0.5 ⁇ m was prepared as a raw material powder. This raw material powder was sprayed onto RF plasma together with a carrier gas (Ar), and oxygen was flowed as a reaction gas at a flow rate of 75 L / min. In this manner, a tungsten oxide powder was produced through a sublimation process in which the raw material powder was subjected to an oxidation reaction while being sublimated. Table 7 shows the production conditions of the tungsten oxide powder.
  • the BET specific surface area and average particle size (by image analysis of TEM photograph) of the obtained tungsten oxide powder were measured in the same manner as in Example 1. Further, X-ray diffraction of the tungsten oxide powder was performed in the same manner as in Example 1. Table 8 shows the identification results of the crystal structure of the tungsten oxide powder based on the X-ray diffraction results. Furthermore, the color of the tungsten oxide powder was measured in the same manner as in Example 1 based on the L * a * b * color system. Table 8 shows the measurement results of L * a * b *.
  • the decomposition rate of acetaldehyde was measured.
  • the decomposition rate of acetaldehyde gas was measured under the following conditions using a flow-type apparatus similar to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • Gas decomposition rates were measured when irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx, respectively.
  • Table 9 shows the ratio of the gas decomposition rate at 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx to the gas decomposition rate at an illuminance of 6000 lx. Further, the minimum illuminance at which the tungsten oxide powder exhibits gas decomposition performance was measured. The results are also shown in Table 9.
  • the ratio (G2 / G1) of the gas decomposition rate (G2) at 2500 lx to the gas decomposition rate (G1) at illuminance of 6000 lx was 88%. Furthermore, with respect to the gas decomposition rate (G1) at an illuminance of 6000 lx, the ratio (G3 / G1) of the gas decomposition rate (G3) at 1000 lx is 66%, and the ratio (G4 / G1) of the gas decomposition rate (G4) at 600 lx is 48. %Met.
  • the tungsten oxide powder of Example 44 is suppressed from decreasing in gas decomposition rate due to decrease in illuminance, and as a result, exhibits a gas decomposition rate of 2% even under extremely low illuminance conditions of 10 lx, It was confirmed that good gas decomposition performance was obtained even under low illumination.
  • the initial concentration of acetaldehyde was 10 ppm
  • the gas flow rate was 140 mL / min
  • the sample amount was 0.2 g.
  • the sample amount is preferably 0.2 g.
  • the measurement should be performed under the same illuminance with the same sample amount.
  • the preparation of the sample was applied to a 5 ⁇ 10 cm glass plate and dried. In the case of a powder sample, it was spread with water and dried. Pretreatment was performed with black light for 12 hours.
  • a white fluorescent lamp (FL20SS ⁇ W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.) was used as a light source, and a wavelength of less than 380 nm was cut using an ultraviolet cut filter (manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd., Clarex N-169). The illuminance was adjusted to a predetermined value.
  • a multi-gas monitor 1412 manufactured by INOVA was used as the gas analyzer.
  • Example 45 Tungsten oxide powder is produced through a sublimation process similar to that in Example 44 except that argon is flowed at a flow rate of 80 L / min and oxygen is flowed as a reaction gas, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 35 kPa and the reduced pressure side. did. Further, the tungsten oxide powder was heat-treated in the atmosphere at 400 ° C. ⁇ 1 h. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours. The tungsten oxide powder thus obtained was measured and evaluated in the same manner as in Example 44.
  • Table 7 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 8 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the tungsten oxide powder of Example 45 exhibited a gas decomposition rate of 9% even under extremely low illuminance conditions of 10 lx, and it was confirmed that good gas decomposition performance was obtained even under low illuminance.
  • Example 46 In Examples 46 to 48, the same sublimation process as in Example 44 was performed.
  • a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and air at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 500 ° C. ⁇ 0.75 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 47 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 100 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 600 ° C. ⁇ 1 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 48 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 800 ° C. ⁇ 0.5 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • the obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 44.
  • Table 7 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 8 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the tungsten oxide powder of Example 46 shows a gas decomposition rate of 7% under an illuminance of 10 lx
  • the tungsten oxide powders of Examples 47 and 48 show a gas decomposition rate of 4% and 1% under the same illuminance, respectively. It was. From these results, it was confirmed that all of Examples 46 to 48 showed good gas decomposition performance even under low illuminance.
  • Example 49 Except for flowing argon at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min as a reaction gas, a sublimation step was performed in the same manner as in Example 44, followed by heat treatment in the atmosphere at 950 ° C. ⁇ 0.75 h. The process was carried out.
  • the obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 44.
  • Table 7 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 8 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the tungsten oxide powder of Example 49 showed good gas decomposition performance under an illuminance of 2500 to 600 lx, which was inferior to Examples 44 to 48. For this reason, when the illuminance was lowered to 10 lx, the gas decomposition performance was not obtained, but the gas decomposition rate was 1% under the illuminance of 50 lx.
  • Comparative Example 9 The tungsten oxide powder produced through the same sublimation process as in Example 46 was heat-treated in the atmosphere at 1050 ° C. ⁇ 0.25 h. The obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 44. Table 7 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder, Table 8 shows the measurement results of the powder characteristics, and Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the tungsten oxide powder has a slightly small BET specific surface area of 4 m 2 / g and an average particle size of 215 nm, so the ratio of the gas decomposition rate at 2500 lx to the gas decomposition rate at 6000 lx is low, and the gas decomposition at 1000 lx and 600 lx The rate ratio was also low. As a result, 200 lx showed a slight gas decomposition rate, but 100 lx showed no gas decomposition performance. This is presumably because grain growth occurred by heat treatment at a high temperature.
  • Comparative Example 10 The same measurement and evaluation as in Example 44 were performed using a tungsten oxide powder (manufactured by Rare Metallic) that is commercially available as a reagent. Table 8 shows the powder characteristics, and Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance. From the X-ray diffraction results, the crystal system was estimated to be a monoclinic and triclinic mixed crystal, the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g, and the average particle size was 1210 nm. Since the tungsten oxide powder of Comparative Example 10 had a small specific surface area and a remarkably large particle size, it exhibited a slight gas decomposition rate at 6000 lx, but no gas decomposition rate at 2500 lx or less.
  • tungsten oxide powder manufactured by Rare Metallic
  • Comparative Example 11 In order to improve the visible light activity, titanium oxide carrying Pt was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 44 were performed. Table 8 shows the powder characteristics other than the crystal system, and Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the BET specific surface area was as large as 210 m 2 / g, and the average particle size was as small as 7.2 nm.
  • the ratio of the gas decomposition rate at 2500 lx to the gas decomposition rate at 6000 lx was relatively high at 89%, but the ratio of the gas decomposition rate at 1000 lx and 600 lx was as low as 40% and 25%. As a result, it was confirmed that the gas decomposition rate was as low as 1% at 100 lx, the gas decomposition performance was not exhibited at 50 lx, and the activity was low at low illuminance.
  • Comparative Example 12 In order to improve the visible light activity, titanium oxide carrying Fe was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 44 were performed.
  • Table 8 shows the powder characteristics other than the crystal system
  • Table 9 shows the measurement results of the gas decomposition performance.
  • the BET specific surface area was as large as 170 m 2 / g, and the average particle size was as small as 8 nm.
  • the ratio of the gas decomposition rate at 2500 lx to the gas decomposition rate at 6000 lx was as low as 63%, and the ratio of the gas decomposition rate at 1000 lx and 600 lx was also low as 27% and 16%.
  • the gas decomposition rate was as low as 4% at 200 lx, the gas decomposition performance was not exhibited at 100 lx, and the activity was low at low illuminance.
  • materials that maintain high gas decomposition performance under irradiation of visible light with illuminances of 2500 lx, 1000 lx, and 600 lx exhibit high photocatalytic performance even under low illuminance of about 200 lx, such as when sitting in a living room or in a bathroom.
  • a highly sensitive visible light responsive photocatalyst powder that exhibits gas decomposition performance even under extremely low illuminance of around 50 lx, such as where indoor ceilings, walls, floors, furniture, and home appliances are placed. Can be provided.
  • such a material exhibits excellent photocatalytic performance even under high illuminance such as 6000 lx.
  • Example 50 1% by mass of copper oxide (CuO) powder was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 46.
  • the tungsten oxide powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate at 2500 lx, 1000 lx and 600 lx to the gas decomposition rate at 6000 lx was as high as 94%, 78% and 64%, respectively.
  • a gas decomposition rate of 8% was exhibited even under an illuminance of 10 lx, and good gas decomposition performance was obtained even under a low illuminance.
  • Example 51 A water-based paint was prepared by adding 5% by mass of the tungsten oxide powder prepared in Example 46 and 0.05% by mass of colloidal silica. This was applied to glass and dried to produce a glass having a photocatalyst coating layer. About such glass, the gas decomposition rate was measured like the powder. As a result, it was confirmed that a gas decomposition rate of 3% was obtained under an illuminance of 50 lx, and a good gas decomposition performance was obtained even under a low illuminance.
  • the smell of tobacco was reduced and the glass became difficult to get dirty.
  • the contact angle was 1 ° or less, and superhydrophilicity was exhibited.
  • antibacterial property was evaluated using Staphylococcus aureus, Escherichia coli and mold, it was confirmed that all exhibited excellent antibacterial property.
  • the visible light responsive photocatalyst powders of the examples are excellent in the decomposition performance of organic gases such as acetaldehyde, and the photocatalyst coating layer has high transmittance, so that problems such as color unevenness are not likely to occur visually. Therefore, it is suitably used for building materials used in automobile interior spaces, factories, shops, public facilities, houses, etc., interior materials, and home appliances.
  • Example 52 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 and Example 48 was mixed with 15% by mass of Pd powder.
  • the gas decomposition rate was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx is 79% and 40%, respectively, and high gas decomposition even at low illuminance regardless of the particle size of the tungsten oxide powder. Showed performance. However, since the color of the powder was black, transparency was lost when the paint was prepared.
  • Example 54 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was dispersed in an aqueous iron chloride solution. This dispersion was centrifuged, and the supernatant was removed and washed by adding water twice. Thereafter, the powder after removing the supernatant was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a tungsten oxide composite material powder containing 1% by mass of Fe.
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation with 600 illuminance to the gas decomposition rate under irradiation with illuminance of 6000 lx was 63%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • Example 55 In the same manner as in Example 54, a tungsten oxide composite powder containing 0.3% by mass of Cu was produced using an aqueous copper chloride solution. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 65%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • Example 56 In the same manner as in Example 54, a tungsten oxide composite powder containing 0.5% by mass of Ag was prepared using an aqueous silver nitrate solution. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 1. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation with 600 illuminance to the gas decomposition rate under irradiation with illuminance of 6000 lx was 63%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • Examples 57-60 In the same manner as in Example 54, tungsten oxide composite powders containing 2% by mass and 0.5% by mass of Pd were prepared using an aqueous palladium chloride solution, and the powders of Example 57 and Example 58 were obtained. . Further, a tungsten oxide composite powder was produced in the same manner as in Example 58 except that the tungsten oxide powder obtained in Example 44 and Example 47 was used, and the powders of Example 59 and Example 60 were obtained. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 79%, 81%, 62%, and 52%, respectively. Regardless of the particle size of the tungsten oxide powder, it showed high gas decomposition performance even at low illumination. However, the powder having a Pd content of 2% by mass has a lower gas decomposition performance than that having a Pd content of 0.5% by mass because the Pd is too much around the tungsten oxide particles.
  • Example 61 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was dispersed in an aqueous chloroplatinic acid solution, irradiated with visible light and charged with methanol, and supported by a photoprecipitation method. Centrifugation was performed, and the supernatant was removed and the water was washed twice. After that, the supernatant was removed at 110 ° C. for 12 hours to obtain a tungsten oxide composite powder containing 0.1% by mass of Pt. Produced. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx showed a high value of 84%, and further showed high gas decomposition performance even at low illuminance.
  • Example 62-64 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was mixed with titanium oxide powder ST-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) in a proportion of 70% by mass, 40% by mass, and 10% by mass.
  • the tungsten oxide composite powders of Example 63 and Example 64 were produced. Mixing was performed using a mortar. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx showed values of 41%, 63%, and 65%, respectively.
  • the powder of Example 62 was slightly degraded in performance due to too little tungsten oxide, but all exhibited high degradation performance even at lower illumination.
  • Examples 65 and 66 Except for using the tungsten oxide powder obtained in Example 44 and Example 48, 10% by mass of titanium oxide powder was mixed in the same manner as in Example 63 to prepare the powders of Example 65 and Example 66. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 63% and 49, respectively, and further showed high gas decomposition performance even at low illuminance.
  • Example 67 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was dispersed in titanium oxide sol STS-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and then dried at 110 ° C. for 12 hours to contain 5% by mass of TiO 2. A tungsten oxide composite powder was prepared. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 6000 lx showed a value of 66%. It is considered that high performance was obtained because TiO 2 was more uniformly dispersed than when mixed with TiO 2 powder.
  • Example 68 In the same manner as in Example 50, a powder in which 20% by mass of CuO powder was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 46 was produced. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 6000 lx showed a value of 61%. However, because the content of CuO is too much, the gas decomposition performance at low illuminance is lower than the powder mixed at a ratio of 1% by mass, and the color of the powder is black. lost.
  • Example 69 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was mixed with 0.5% by mass of zirconium oxide (ZrO 2 ) powder. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 65%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • ZrO 2 zirconium oxide
  • Example 70 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was dispersed in alumina sol, and this dispersion was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a powder containing 2% by mass of Al 2 O 3 .
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation with 600 illuminance to the gas decomposition rate under irradiation with illuminance of 6000 lx was 63%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • Example 71-73 The tungsten oxide powder obtained in Example 46 was mixed with tungsten carbide (WC) powder at a ratio of 10% by mass, 2% by mass, and 0.5% by mass to obtain Example 71, Example 72, and Example 73. A powder was prepared. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 44. The ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 46%, 62%, and 65%, respectively. The performance of the composite powder of Example 71 was slightly degraded because the content of WC was too much, but all exhibited high gas decomposition performance even at low illumination. However, the higher the content of WC, the blacker the powder color, so the transparency was lost when the paint was produced.
  • WC tungsten carbide
  • Example 74 Using the tungsten oxide powder obtained in Example 46 and water, a dispersion treatment was performed in a bead mill to prepare an aqueous dispersion having a concentration of 10% by mass. This was mixed with an aqueous cerium chloride solution to prepare a solution having a mass ratio of Ce and WO 3 of 1: 999. This solution was applied to a glass plate and then dried at 110 ° C. for 0.5 hour to prepare a sample. For comparison, a similar sample was prepared using only the aqueous dispersion before mixing with cerium chloride. The gas decomposition rate of these samples was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 6000 lx was 47%, which was the same value as before Ce addition.
  • Example 75 The sample manufactured in Example 74 was further heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in the air.
  • the gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 57%, which was higher than that of the sample only dried at 110 ° C. (Example 74).
  • excess moisture, chlorides, and the like were reduced, and it is considered that the characteristics were improved.
  • Example 76 Similarly to Example 74, an aqueous dispersion of 10% by mass of tungsten oxide using the powder of Example 46 was prepared, and an aqueous nickel nitrate solution was mixed therewith so that the mass ratio of Ni and WO 3 was 1: 999. A solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to prepare a sample. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 54%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance.
  • Example 77 Similarly to Example 76, an aqueous dispersion of 10% by mass of tungsten oxide using the powder of Example 46 was prepared, and an aqueous manganese chloride solution was mixed therewith, so that the mass ratio of Mn to WO 3 was 1: 999. A solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to prepare a sample. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 44.
  • the ratio of the gas decomposition rate under irradiation of 600 lx to the gas decomposition rate under irradiation of illuminance of 6000 lx was 54%, and high gas decomposition performance was exhibited even at low illuminance. All of the samples of each of the above-described examples showed high hydrophilicity, and were confirmed to have antibacterial and antifungal properties.
  • Example 78 A tungsten trioxide powder having an average particle size of 0.5 ⁇ m was prepared as a raw material powder. This raw material powder was sprayed onto RF plasma together with a carrier gas (Ar), and oxygen was allowed to flow as a reaction gas at a flow rate of 80 L / min. In this manner, a tungsten oxide powder was produced through a sublimation process in which the raw material powder was subjected to an oxidation reaction while being sublimated. Table 10 shows the production conditions of the tungsten oxide powder.
  • the BET specific surface area and average particle size (by image analysis of TEM photograph) of the obtained tungsten oxide powder were measured in the same manner as in Example 1.
  • Table 11 shows the measurement results of the BBET specific surface area and the average particle diameter.
  • X-ray diffraction of the tungsten oxide powder was performed in the same manner as in Example 1.
  • Table 11 shows the identification results of the crystal structure of the tungsten oxide powder based on the X-ray diffraction results.
  • the color of the tungsten oxide powder was measured in the same manner as in Example 1 based on the L * a * b * color system.
  • Table 11 shows the measurement results of L * a * b *.
  • the decomposition rate of acetaldehyde was measured.
  • the decomposition rate of acetaldehyde gas was measured under the following conditions using a flow-type apparatus similar to the evaluation of nitrogen oxide removal performance (decomposition ability) of JIS-R-1701-1 (2004).
  • Table 12 shows gas decomposition rates when irradiated with visible light having an illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, 600 lx, 200 lx, 100 lx, 50 lx, and 10 lx.
  • the gas decomposition rate of the tungsten oxide powder of Example 53 at an illuminance of 200 lx was 21%.
  • the gas decomposition rate at an illuminance of 100 lx was 11%, and the gas decomposition rate at an illuminance of 50 lx was 7%. It was confirmed that the tungsten oxide powder of Example 53 showed a good gas decomposition rate up to an illuminance of 50 lx, and further exhibited a gas decomposition performance even under an extremely low illuminance of 10 lx.
  • the initial concentration of acetaldehyde was 10 ppm
  • the gas flow rate was 140 mL / min
  • the sample amount was 0.2 g.
  • the preparation of the sample was applied to a 5 ⁇ 10 cm glass plate and dried. In the case of a powder sample, it was spread with water and dried. Pretreatment was performed with black light for 12 hours.
  • a white fluorescent lamp FL20SS ⁇ W / 18 manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.
  • was used as a light source and light having a wavelength of less than 380 nm was cut using an ultraviolet cut filter (manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd., Clarex N-169).
  • the illuminance was adjusted to a predetermined value. First, wait for the gas to disappear and stabilize without irradiating light. Light irradiation is started after stabilization. Light is irradiated under such conditions, and the gas concentration after 15 minutes is measured to determine the gas decomposition rate. However, if the gas concentration is not stable after 15 minutes, the concentration is continuously measured until it stabilizes. A multi-gas monitor 1412 manufactured by INOVA was used as the gas analyzer.
  • Example 79 A tungsten oxide powder is produced through a sublimation process similar to that in Example 53 except that argon is flowed at a flow rate of 80 L / min and oxygen is flowed as a reaction gas, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 35 kPa and the reduced pressure side. did. Furthermore, the tungsten oxide powder was heat-treated in air at 450 ° C. ⁇ 0.5 h. At this time, the temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours. The tungsten oxide powder thus obtained was measured and evaluated in the same manner as in Example 78.
  • Table 10 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 11 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate. It was confirmed that the tungsten oxide powder according to Example 79 showed good gas decomposition performance even under low illuminance. Furthermore, it was confirmed that the activity was exhibited even under an illuminance of 10 lx.
  • Example 80 In Examples 80 to 82, the same sublimation process as in Example 78 was performed.
  • a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and air at a flow rate of 40 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 500 ° C. ⁇ 1 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 81 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 100 L / min, and a heat treatment process was performed under conditions of 600 ° C. ⁇ 0.5 h after the sublimation process. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 82 a sublimation process was performed by flowing argon as a reaction gas at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min, and after the sublimation process, a heat treatment process was performed under conditions of 800 ° C. ⁇ 0.5 h. The temperature was raised to the heat treatment temperature in 0.5 hours, and after the heat treatment, it was cooled to room temperature over 2 hours.
  • Example 78 The obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 78.
  • Table 10 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 11 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate. It was confirmed that any of the tungsten oxide powders of Examples 80 to 82 showed good gas decomposition performance even under low illumination. Further, it was confirmed that all of Examples 80 to 82 showed activity even under an illuminance of 10 lx.
  • Example 83 Except for flowing argon at a flow rate of 40 L / min and oxygen at a flow rate of 40 L / min as a reaction gas, after performing a sublimation step in the same manner as in Example 78, heat treatment was performed in the atmosphere at 950 ° C. ⁇ 0.75 h. The process was carried out. The obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 78. Table 10 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder, Table 11 shows the measurement results of the powder characteristics, and Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the tungsten oxide powder according to Example 83 showed good gas decomposition performance under an illuminance of 200 to 50 lx, which was inferior to Examples 78 to 82. For this reason, when the illuminance was lowered to 10 lx, gas decomposition performance could not be obtained, but a gas decomposition rate of 5% was shown under the illuminance of 200 lx.
  • Comparative Example 13 The tungsten oxide powder produced through the same sublimation process as in Example 80 was heat-treated in the atmosphere at 1050 ° C. ⁇ 0.25 h. The obtained tungsten oxide powder was measured and evaluated in the same manner as in Example 78.
  • Table 10 shows the preparation conditions of the tungsten oxide powder
  • Table 11 shows the measurement results of the powder characteristics
  • Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the tungsten oxide powder had a slightly small BET specific surface area of 4 m 2 / g and an average particle size of 215 nm, so that the gas decomposition rate at 200 lx was low, and no gas decomposition performance was exhibited at 100 lx or 50 lx. This is presumably because grain growth occurred by heat treatment at a high temperature.
  • Comparative Example 14 The same measurement and evaluation as in Example 78 were performed using a tungsten oxide powder (manufactured by Rare Metallic) commercially available as a reagent. Table 11 shows the powder characteristics, and Table 12 shows the gas decomposition rate measurement results. From the X-ray diffraction results, the crystal system was estimated to be a monoclinic and triclinic mixed crystal, the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g, and the average particle size was 1210 nm. Since the tungsten oxide powder of Comparative Example 14 had a small specific surface area and a remarkably large particle size, a slight gas decomposition performance was observed at 6000 lx, but no gas decomposition performance was exhibited at 2500 lx or less.
  • tungsten oxide powder manufactured by Rare Metallic
  • Comparative Example 15 In order to improve the visible light activity, titanium oxide carrying Pt was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 78 were performed. Table 11 shows the powder characteristics other than the crystal system, and Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the BET specific surface area was as large as 210 m 2 / g, and the average particle size was as small as 7.2 nm.
  • the gas decomposition rates at 6000 lx and 2500 lx were relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx, 600 lx, and 200 lx were 29%, 18%, and 5%, which were only small values compared to the examples. For this reason, the gas decomposability rate at 100 lx was very small, and gas decomposition performance was not exhibited at 50 lx or less, and it was confirmed that the activity was low at low illuminance.
  • Comparative Example 16 In order to improve the visible light activity, titanium oxide carrying Fe was prepared, and the same measurement and evaluation as in Example 78 were performed. Table 11 shows the powder characteristics other than the crystal system, and Table 12 shows the measurement results of the gas decomposition rate.
  • the BET specific surface area was as large as 170 m 2 / g, and the average particle size was as small as 8 nm.
  • the gas decomposition rates of 6000 lx and 2500 lx were relatively high, but the gas decomposition rates at 1000 lx and 600 lx were 26% and 16%, which were only small values compared to the examples. For this reason, the gas decomposability rate at 200 lx was slight, and it was confirmed that the gas decomposition performance was not exhibited at 100 lx or less, and the activity was low at low illumination.
  • the visible light responsive photocatalyst powder comprising the tungsten oxide powder according to each example exhibits high photocatalytic performance even under low illuminance of about 200 lx such as when a living room is laid or in a bathroom. It can be seen that the photocatalytic performance is exhibited even under extremely low illuminance of about 50 lx such as a place where walls, furniture, home appliances, etc. are placed. Furthermore, a material exhibiting a relatively high photocatalytic performance at 200 to 50 lx exhibits activity even with a slight amount of light such as 10 lx, and has a characteristic that has not existed in the past.
  • Such materials exhibit excellent photocatalytic performance not only at a remarkably high illuminance of 6000 lx, but also under illuminances of 2500 lx, 1000 lx and 600 lx. From this, it is possible to provide a visible light responsive photocatalyst that can be used anywhere as long as light is present.
  • Example 84 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was mixed with 1% by mass of copper oxide (CuO) powder.
  • the tungsten oxide powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 78.
  • the gas decomposition rates under irradiation of illuminance of 6000 lx, 2500 lx, 1000 lx, 600 lx, 200 lx, 100 lx, 50 lx show excellent values of 96%, 90%, 74%, 60%, 35%, 18, 13%, respectively. It was. Further, it was confirmed that the gas decomposition rate was 3% even under a low illuminance of 10 lx, and the photocatalytic performance was exhibited.
  • Example 85 A water-based paint was prepared by adding 5% by mass of the tungsten oxide powder prepared in Example 80 and 0.05% by mass of colloidal silica. This was applied to glass and dried to produce a glass having a photocatalyst coating layer. About such glass, the gas decomposition rate was measured like the powder. As a result, it was confirmed that the gas decomposition rate under irradiation with an illuminance of 200 lx showed a good value of 11%.
  • Example 86 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 and Example 82 was mixed with 15% by mass of Pd powder.
  • the tungsten oxide composite powder thus obtained was measured for gas decomposition rate in the same manner as in Example 78.
  • the gas decomposition rates under irradiation with an illuminance of 50 lx were 23% and 6%, respectively, and were higher than before Pd mixing regardless of the particle size. However, since the color of the powder was black, transparency was lost when the paint was prepared.
  • Example 88 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was dispersed in an aqueous iron chloride solution. This dispersion was centrifuged, and the supernatant was removed and washed by adding water twice. Thereafter, the powder after removing the supernatant was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a tungsten oxide composite material powder containing 1% by mass of Fe.
  • the gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was as high as 18% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx.
  • Example 89 In the same manner as in Example 88, a tungsten oxide composite powder containing 0.3% by mass of Cu was produced using an aqueous copper chloride solution. The gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was as high as 17% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx.
  • Example 90 In the same manner as in Example 88, a tungsten oxide composite powder containing 0.5% by mass of Ag was prepared using an aqueous silver nitrate solution. The gas decomposition rate of the tungsten oxide composite powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was as high as 15% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx.
  • Example 91-94 In the same manner as in Example 88, tungsten oxide composite powders containing 2% by mass and 0.5% by mass of Pd were prepared using an aqueous palladium chloride solution, and the powders of Example 91 and Example 92 were obtained. . Further, a tungsten oxide composite powder was produced in the same manner as in Example 92 except that the tungsten oxide powder obtained in Example 78 and Example 82 was used, and the powders of Example 93 and Example 94 were obtained. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 78.
  • the gas decomposition rates showed values of 17%, 22%, 20% and 10%, respectively, which were higher than before adding Pd regardless of the particle diameter.
  • the Pd content of 2% by mass has a lower gas decomposition performance than the one containing 0.5% by mass of Pd because Pd is too much around the tungsten oxide particles.
  • Example 95 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was dispersed in an aqueous chloroplatinic acid solution, irradiated with visible light and charged with methanol, and supported by a photoprecipitation method. Centrifugation was performed, and the supernatant was removed and the water was washed twice. After that, the supernatant was removed at 110 ° C. for 12 hours to obtain a tungsten oxide composite powder containing 0.1% by mass of Pt. Produced. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was as high as 25% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx.
  • Examples 96-98 Titanium oxide powder ST-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 80 at a ratio of 70% by mass, 40% by mass, and 10% by mass.
  • the tungsten oxide composite powders of Example 97 and Example 98 were prepared. Mixing was performed using a mortar. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 78. As a result, under the irradiation of visible light with an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rates were 6%, 15%, and 18%, respectively.
  • the performance of the tungsten oxide composite powder of Example 96 was slightly degraded because there was too little tungsten oxide, but otherwise it was higher than before mixing.
  • Example 99 100 Except for using the tungsten oxide powder obtained in Example 78 and Example 82, 10% by mass of titanium oxide powder was mixed in the same manner as in Example 97 to produce the powders of Example 99 and Example 100.
  • the gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 78.
  • the gas decomposition rates showed values of 12% and 9%, respectively, and it was confirmed that the gas decomposition rate was improved compared to before mixing of the titanium oxide powder.
  • Example 101 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was dispersed in titanium oxide sol STS-01 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and then dried at 110 ° C. for 12 hours to contain 5% by mass of TiO 2.
  • a tungsten oxide composite powder was prepared.
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was as high as 19% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx. It is considered that high performance was obtained because TiO 2 was more uniformly dispersed than when mixed with TiO 2 powder.
  • Example 102 In the same manner as in Example 84, a powder in which 20% by mass of CuO powder was mixed with the tungsten oxide powder obtained in Example 80 was produced. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate was 8% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx. However, because the content of CuO is too large, the characteristics are lower than the powder mixed at a ratio of 1% by mass, and the color of the powder is black.
  • Example 103 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was mixed with 0.5% by mass of zirconium oxide (ZrO 2 ) powder. The gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, the gas decomposition rate showed a high value of 14% under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx.
  • ZrO 2 zirconium oxide
  • Example 104 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was dispersed in alumina sol, and this dispersion was dried at 110 ° C. for 12 hours to produce a powder containing 2% by mass of Al 2 O 3 .
  • the gas decomposition rate of this powder was measured in the same manner as in Example 78. As a result, under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rate was 12%, which was equivalent to or better than that before mixing.
  • Example 105-107 The tungsten oxide powder obtained in Example 80 was mixed with tungsten carbide (WC) powder at a ratio of 10% by mass, 2% by mass, and 0.5% by mass, and Example 105, Example 106, and Example 107 were mixed. A powder was prepared. The gas decomposition rate of these powders was measured in the same manner as in Example 78. Under the irradiation of visible light with an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rates were 7%, 13%, and 15%, respectively.
  • Example 105 had a lower value than before mixing because of too much WC, but Example 106 and Example 107 showed values equal to or higher than those before mixing. However, the higher the content of WC, the blacker the powder color, so the transparency was lost when the paint was produced.
  • Example 108 Using the tungsten oxide powder obtained in Example 80 and water, a dispersion treatment was performed in a bead mill to prepare an aqueous dispersion having a concentration of 10% by mass. This was mixed with an aqueous cerium chloride solution to prepare a solution having a mass ratio of Ce and WO 3 of 1: 999. This solution was applied to a glass plate and then dried at 110 ° C. for 0.5 hour to obtain a sample of Example 108. For comparison, a similar sample was prepared using only the aqueous dispersion before mixing with cerium chloride. The gas decomposition rate of these samples was measured in the same manner as in Example 1. As a result, under the irradiation of visible light with an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rate showed a value of 4%, which was the same value as before Ce addition.
  • Example 109 The sample manufactured in Example 108 was further heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in the air.
  • the gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 78.
  • the gas decomposition rate was 7%, which was higher than that of the sample only dried at 110 ° C. (Example 108).
  • Example 110 Similarly to Example 108, an aqueous dispersion of 10% by mass of tungsten oxide using the powder of Example 80 was prepared, and an aqueous nickel nitrate solution was mixed therewith, so that the mass ratio of Ni and WO 3 was 1: 999. A solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to obtain a sample of Example 110. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 78. As a result, under irradiation with visible light with an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rate showed a value of 8%, which was higher than before Ni addition.
  • Example 111 Similarly to Example 110, an aqueous dispersion of 10% by mass of tungsten oxide using the powder of Example 80 was prepared, and an aqueous manganese chloride solution was mixed therewith, so that the mass ratio of Mn to WO 3 was 1: 999.
  • a solution of was prepared. This solution was applied to a glass plate, dried at 110 ° C. for 0.5 hour, and further heated in air at 350 ° C. for 1 hour to prepare a sample. The gas decomposition rate of this sample was measured in the same manner as in Example 78. As a result, under irradiation with visible light having an illuminance of 50 lx, the gas decomposition rate was 7%, which was higher than before Mn addition. All of the samples of each of the above-described examples showed high hydrophilicity, and were confirmed to have antibacterial and antifungal properties.
  • the visible light responsive photocatalyst powder according to an embodiment of the present invention exhibits practical photocatalytic performance even in a low illuminance environment. Therefore, by applying such visible light responsive photocatalyst powder, visible light responsive photocatalyst materials, photocatalyst paints, and photocatalysts that exhibit practical photocatalytic performance with visible light in a daily indoor environment with low illuminance, etc. Products can be provided.

Abstract

 可視光応答型光触媒粉末は、照度が200lx以上2500lx以下の範囲の可視光下において、有機ガス分解能力が照射光量に対して非線形な応答を示す。可視光応答型光触媒粉末は、流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、ガス濃度Aとガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、例えば波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際に20%以上のガス分解率を有する。

Description

可視光応答型光触媒粉末とそれを用いた可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品
 本発明は可視光応答型光触媒粉末とそれを用いた可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品に関する。
 防汚や消臭等の用途に用いられる光触媒材料としては酸化チタンが知られている。光触媒材料は屋外や屋内の建材、また照明装置、冷蔵庫、エアコン、トイレのような家電機器等、様々な分野で用いられている。しかし、酸化チタンは励起が紫外線領域で起きるため、紫外線の少ない屋内では十分な光触媒性能が得られない。そこで、可視光でも光触媒性能を示す可視光応答型光触媒の研究、開発が進められている。
 紫外光応答型光触媒として使用されている酸化チタンについても、可視光応答型光触媒としての性能を向上させるために、窒素や硫黄をドープしたり、また金属等を担持させる方法が検討されている。これらの光触媒は、通常の屋内照明の照度(数lx~3000lx程度)の光量ではその光触媒活性が光量に比例するため、光触媒の応用が期待されている実居住空間においては照明光源の近傍や直下以外では十分な性能が得られない。
 光触媒作用は光を吸収して光子1個に対し一対の電子と正孔が励起され、励起された電子と正孔が表面にある水酸基や酸素を酸化還元により活性化し、活性化により発生した活性酸素種が有機ガス等を酸化分解する作用であると考えられている。そのため、光触媒は光量が少ない領域(低照度領域)では触媒作用も低下する。さらに、一般的には光触媒によるガス分解量は光の量(光子数)に比例する。照射される光の量が表面にある有機物に対して多い場合は飽和が起き、触媒作用量が光量に比例しなくなるが、既知の光触媒は光量が少ない領域(低照度領域)では触媒作用量が光量と線形の関係になる。
 一般的に可視光応答型光触媒の性能評価の照度は6000lx以上である。このような高い照度の下で可視光に対して活性を示す酸化チタンも得られているが、照度の低下と共に光触媒活性は急激に低下してしまうため、実用環境では可視光応答型光触媒としての性能を十分に発揮させることはできない。室内の消臭やホルムアルデヒドのような有害ガスの除去には広い面積の触媒膜が有効であるが、面積の広い天井や壁、床は照度が低く、低照度で効果を持つ材料でなければ実用性は低い。
 可視光応答型光触媒としては酸化タングステンが知られている。特許文献1には酸化タングステンを基材上にスパッタ成膜した光触媒材料が記載されており、主に三斜晶系の結晶構造を有する酸化タングステンが用いられている。スパッタ成膜は基材を高温に晒すため、基材の耐熱温度によっては適用できない場合がある。スパッタ成膜は工程管理等が複雑であり、基材の形状や大きさによってはコスト高になるだけでなく、建材等の広範囲への成膜は困難である。さらに、スパッタ成膜した酸化タングステンからなる可視光応答型光触媒層は親水性に優れるものの、アセトアルデヒド等の有害ガスの分解性能が十分ではないという問題を有している。可視光の照射下での親水性データも示されていないことから、可視光の下では十分な光触媒性能が得られていないと推定される。
 酸化タングステン粉末を光触媒として用いることも検討されている。粉末であれば樹脂等のバインダと混合して基材に塗布することができるため、基材を高温に晒す必要がなく、また建材のように広い範囲にも塗膜を形成することができる。酸化タングステン粉末の製造方法としては、パラタングステン酸アンモニウム(APT)を空気中で加熱して三酸化タングステン粉末を得る方法が知られている(特許文献2参照)。APTを空気中で加熱する方法によって、粒径が0.01μm(BET比表面積=82m/g)の三斜晶系の三酸化タングステン粉末が得られている。
 APTを空気中で加熱して生成した三酸化タングステン(WO)粉末は、光触媒性能を向上させるために微粒子とする必要がある。しかし、解砕処理を適用することである程度まで微細化できるものの、粒径を例えば100nm以下にすることは困難である。さらに、解砕処理を適用して微粉末化すると、三酸化タングステン(WO)微粉末の結晶構造が解砕処理の応力で変化してしまう。解砕処理の応力で電子と正孔が再結合を起こす欠陥が生じるため、光触媒性能の低下を招くと考えられる。一方、特許文献2に記載された製造方法ではBET比表面積を安定させるために20時間以上の混錬が必要であり、三酸化タングステン粉末の製造効率が低いという問題がある。
 微粉末を効率的に得る方法としては、例えば特許文献3に熱プラズマ処理が記載されている。熱プラズマ処理を適用することによって、粒径が1~200nmの微粉末が得られている。熱プラズマ処理によれば微粉末を効率的に得ることができるものの、特許文献3に記載された方法を適用して作製した酸化タングステン微粉末をそのまま光触媒として用いても、必ずしも十分な光触媒特性を得ることはできない。これは熱プラズマ法では酸化タングステン微粉末の光学特性や結晶構造が最適ではない場合があるためと考えられる。
 酸化タングステンには、WO(三酸化タングステン)、WO(二酸化タングステン)、WO、W、W、W11等の種類がある。これらのうち、三酸化タングステン(WO)は光触媒性能に優れ、常温大気中で安定であるため、主に光触媒材料として用いられている。しかし、三酸化タングステン(WO)は結晶構造が複雑で、少しの応力で変化しやすいことから、光触媒性能が安定しないという難点を有する。また、結晶構造が安定していても、表面積が小さいと十分な光触媒性能を得ることができない。
 ところで、屋内は紫外線が少ない環境である。さらに、屋内の照度は高くても3000lx以下であり、机上や作業場所以外は数100lx以下である。例えば、屋内の照度はJIS-Z-9110(1979)の『照度基準』により、それぞれの場所や作業内容毎に基準が設けられている。これによると、商店や百貨店等の重点照明や工場等の極めて細かい作業を行う場所は、1500~3000lxと若干高い照度となっている。
 しかしながら、通常の事務所や工場の一般的な製造工程、住宅の細かい作業を行う場所の照度は1500lx以下であり、さらに住宅の居間の団らん時や食堂の食卓場所の照度は500~150lxと低い。可視光応答型光触媒の応用が期待されている天井、壁、床、家具、家電製品等においては、それらが配置される場所の照度が50lx前後と著しく低い。特に、廊下や洗面所は照明も暗いため、そのような場所の壁付近での照度は50lxにも満たない。従来の光触媒においては、そのような低い照度の可視光下で実用的な光触媒性能を示すものは得られていない。
特開2001-152130公報 特開2002-293544公報 特開2006-102737公報
 本発明の目的は、工場、商店、公共施設、住宅等の照度の低い環境下でも実用的な光触媒性能を有する可視光応答型光触媒粉末と、それを用いた可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品を提供することにある。
 本発明の第1の態様に係る可視光応答型光触媒粉末は、照度が200lx以上2500lx以下の範囲の可視光下において、有機ガス分解能力が照射光量に対して非線形な応答を示すことを特徴としている。
 本発明の第1の態様に係る可視光応答型光触媒粉末において、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルタを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が20%以上である。
 本発明の第1の態様に係る可視光応答型光触媒粉末において、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色LEDランプを使用し、波長が410nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が20%以上である。
 本発明の第2の態様に係る可視光応答型光触媒粉末は、酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備し、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、任意の試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルタを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G1)に対して、前記照度が6000lxの可視光の照射時と同一試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に、波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G2)の比(G2/G1)が74%以上であることを特徴としている。
 本発明の第3の態様に係る可視光応答型光触媒粉末は、酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備し、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が200lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が5%以上であることを特徴としている。
 本発明の態様に係る可視光応答型光触媒材料は、本発明の態様に係る可視光応答型光触媒粉末を1質量%以上100質量%以下の範囲で含有することを特徴としている。本発明の態様に係る可視光応答型光触媒塗料は、本発明の態様に係る可視光応答型光触媒材料を0.1質量%以上90質量%以下の範囲で含有することを特徴としている。本発明の態様に係る可視光応答型光触媒製品は、本発明の態様に係る可視光応答型光触媒材料、または本発明の態様に係る可視光応答型光触媒塗料の塗布層を具備することを特徴としている。
本発明の実施例による可視光応答型光触媒粉末に可視光(白色蛍光灯)を照射したときの照射照度とガス分解率との関係を示す図である。
発明を実施するための形態
 以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の第1の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は、照度が200lx以上2500lx以下の範囲の可視光下において、有機ガス分解能力が照射光量に対して非線形な応答を示す。このような可視光応答型光触媒粉末は以下に示すガス分解試験において、第1に波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射したときに20%以上のガス分解率を示す。さらに、可視光応答型光触媒粉末は波長が380nm以上のみの光で照度が1000lxの可視光を照射したときのガス分解率が15%以上、波長が380nm以上のみの光で照度が600lxの可視光を照射したときのガス分解率が10%以上であることが好ましい。
 第1の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は、第2に波長が410nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射したときに20%以上のガス分解率を示す。可視光応答型光触媒粉末は波長が410nm以上のみの光で照度が1000lxの可視光を照射したときのガス分解率が15%以上、波長が410nm以上のみの光で照度が600lxの可視光を照射したときのガス分解率が10%以上であることが好ましい。
 上述したガス分解率を求めるためのガス分解試験は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式の装置を用いて実施する。流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流してガス濃度を測定する。このようなガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとする。そして、これらガス濃度Aとガス濃度Bから、[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)とする。
 一般に可視光とは波長が380~830nmの領域の光を示す。実使用環境と同様の可視光下でのより優れた性能を評価するため、この実施形態の第1の性能評価では波長が380nm以上のみの可視光を用いるものとする。具体的には、光源としてJIS-Z-9112に規定されている白色蛍光灯を使用し、波長が380nm未満の光をカットする紫外線カットフィルタを用いて、波長380nm以上のみの可視光を照射して評価を行うことが好ましい。白色蛍光灯としては、例えば東芝ライテック社製FL20SS・W/18もしくはそれと同等品が用いられる。紫外線カットフィルタとしては日東樹脂工業社製クラレックスN-169(商品名)もしくはそれと同等品が用いられる。
 可視光応答型光触媒が主に使用される屋内において、励起光は照明ランプの光と窓からの自然光であるが、居住空間で低照度となる場所は照明用ランプによる光のみの場所であることが多い。最も一般的に使用されている屋内照明光源は白色蛍光灯である。第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末において、第1の性能評価は白色蛍光灯を使用して実施するものとする。これによって、最も実用性能に近い値を得ることができる。
 白色LED(Light Emitting Diode)ランプは白色蛍光灯に変わる照明器具として期待されている。第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、白色LEDランプを用いた環境下においても良好な性能を示す。第2の性能評価においては、白色LEDランプによる照明下での性能を評価するため、波長が410nm以上のみの可視光が用いられる。具体的には、光源としてInGaN 系青色LEDと黄色発光蛍光体とを組合せた白色LEDランプを使用し、波長410nm以上のみの可視光を照射して評価を行うことが好ましい。白色LEDランプとしては、例えば日亜化学社製NSPW-510CS、もしくはそれと同等の発光スペクトルを有する白色LEDランプが用いられる。
 白色LEDランプはLEDチップの光を利用して白色光を作り出す素子であり、白色光の作り方により3種類に大別できる。1つはInGaN 系青色LEDと黄色発光蛍光体とを組合せ、青色光を蛍光体に当てて黄色光を出力し、青色光と黄色光との混色で白色光を作り出すものであり、現在はこの種の白色LEDランプが主流とされている。他の1つは近紫外LEDチップから放出される光を複数の蛍光体に当て、これらからの光を混色して白色光とするものである。さらに他の1つはR(赤色)、G(青色)、B(青色)の各LEDチップを同時に光らせ、これらからの光を混色して白色光を得るものである。
 第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末において、第2の性能評価で使用する白色LEDランプが発光する白色光は、JIS-Z-8110(1995)の参考付図1(系統色名の一般的な色度区分)で示される、黄みの白、緑みの白、青みの白、紫みの白、うすいピンク、および白を含むCIE色度範囲で示される白色であることが好ましい。
 可視光応答型光触媒が主に使用される屋内において、励起光は照明ランプの光と窓からの自然光であるが、居住空間で低照度となる場所は照明用ランプによる光のみの場所であることが多く、照射される光の波長は可視光領域のみの光である場合が多い。第2の性能評価は照明ランプとして白色LEDランプを使用した環境を想定し、波長410nm以上のみの可視光として白色LEDランプからの光を使用して実施するものとする。白色LEDランプは白色蛍光灯に変わる次世代の照明器具として期待されている。白色LEDランプを用いて性能評価を行うことによって、そのような照明器具による環境下での実用性能(ガス分解性能)に近い値を得ることができる。
 第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末において、第2の性能評価はInGaN 系青色LEDチップと黄色発光蛍光体とを組合せた白色LEDランプを使用して実施される。ただし、実使用時には近紫外LEDチップと複数の蛍光体とを組合せたLEDランプからの白色光、あるいはR(赤色)、G(青色)、B(青色)の各LEDチップからの光を混色させた白色光であっても、十分な光触媒性能が得られることは言うまでもない。
 第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光、または410nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光の照射下でのガス分解率(20%以上)、さらには各波長による照度が1000lxの可視光の照射下でのガス分解率(15%以上)や、各波長による照度が照度600lxの可視光の照射下でのガス分解率(10%以上)に基づいて、照度が低い室内環境等においても、実用的なガス分解性能を発揮させることができる。
 すなわち、照射光量に対して非線形な応答を示す有機ガス分解能力に基づいて、低照度下で実用的なガス分解性能を得ることが可能となる。例えば、住宅の居間の団らん時や洗面所等のような200lx程度の照度下で、5%以上のガス分解率を実現することができる。さらに、室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のような50lx前後と著しく低い照度下においても、実用範囲内のガス分解率を得ることができる。
 光触媒作用は光により励起された電子と正孔が表面にある水酸基や酸素を酸化還元により活性化し、その活性化により発生した活性酸素種が有機ガス等を酸化分解する作用である。そのため、一般的には光触媒によるガス分解量は光の量(光子数)に比例するとされ、照度が低下するとこれに比例してガス分解量も減少する。
 一方、第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、照度6000lxというような著しく高い照度の下で高い光触媒性能(ガス分解率=50%以上)を示すだけでなく、照度2500lxの可視光の照射下で20%以上のガス分解率を示す。従来の可視光応答型光触媒粉末とは性能が異なり、照度の低下に伴う光触媒活性の低下が抑制されている。このため、200lx程度の照度下、さらに50lx前後の著しく低い照度下においても、実用的なガス分解性能を得ることができる。従って、居間の団らん時、トイレ、洗面所等の低い照度の室内環境下、さらに室内の壁、天井、家具や家電製品等が置かれている場所等の著しく低い照度下においてもガス分解性能を得ることが可能となる。
 上述したように、200lx以下、さらには50lx以下というような低い照度下で実用的なガス分解性能を得る上で、可視光応答型光触媒粉末は照度1000lxの可視光を照射したときのガス分解率が15%以上であること、さらに照度600lxの可視光の照射したときのガス分解率が10%以上であることが好ましい。このような照度下でのガス分解率を実現することで、照度の低下に伴う光触媒活性の低下がさらに抑制されるため、低い照度下での実用的なガス分解性能をより再現性よく得ることが可能となる。
 可視光応答型光触媒粉末に照度2500lxの可視光を照射したときに20%以上のガス分解率を示すということは、照度6000lxというような著しく高い照度の環境下だけでなく、白色蛍光灯や白色LEDランプ等の照明の真下のような若干高い照度の環境下において、優れたガス分解性能が得られることを意味する。照度1000lxの可視光を照射したときのガス分解率が15%以上、さらに照度600lxの可視光の照射したときのガス分解率が10%以上であるということは、事務所や細かい作業を行う環境下、さらに読書時の環境等においても、良好なガス分解性能が得られることを意味する。第1の実施形態の可視光応答型光触媒粉末によれば、各種の可視光による様々な照度下でガス分解性能を発揮させることが可能となる。
 可視光応答型光触媒粉末に照度2500lxの可視光を照射したときのガス分解率は45%以上であることが好ましい。照度1000lxの可視光を照射したときのガス分解率は35%以上、照度600lxの可視光を照射したときのガス分解率は25%以上であることがより好ましい。このような条件を満足する可視光応答型光触媒粉末によれば、例えば200lx程度の照度下で10%以上のガス分解率を実現することができる。さらに、室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のような50lx前後と著しく低い照度下においても、5%以上のガス分解率を実現することができる。
 上述したようなガス分解率を有する可視光応答型光触媒粉末は、例えば酸化タングステン粉末で構成される。可視光応答型光触媒粉末は酸化タングステンの単独粉末に限らず、酸化タングステン複合材粉末で構成することも可能である。酸化タングステン複合材粉末とは、主成分としての酸化タングステンに、例えばTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有させたものである。金属元素の含有量が50質量%を超えると、酸化タングステンが有する顕著な効果を十分に発揮させることができないおそれがある。金属元素の含有量は10質量%以下であることがさらに好ましい。
 可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン複合材粉末において、金属元素は各種の形態で存在させることができる。酸化タングステン複合材粉末は、金属元素の単体、金属元素を含む化合物、酸化タングステンとの複合化合物等の形態として、金属元素を含有することができる。酸化タングステン複合材粉末に含有される金属元素はそれ自体が他の元素と化合物を形成していてもよい。金属元素の典型的な形態としては酸化物が挙げられる。金属元素は単体、化合物、複合化合物等の形態で酸化タングステン粉末と混合される。金属元素は酸化タングステンに担持されていてもよい。
 酸化タングステン複合材粉末の具体例としては、酸化銅粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有する粉末が挙げられる。酸化銅粉末以外の金属酸化物粉末(酸化チタン粉末、酸化鉄粉末等)についても、酸化タングステン複合材粉末中に1質量%以上5質量%以下の範囲で含有させることが好ましい。酸化タングステン複合材は酸化物以外のタングステン化合物、例えば炭化タングステンを含有していてもよい。炭化タングステンはその粉末として1質量%以上5質量%以下の範囲で酸化タングステン粉末と混合される。
 酸化タングステンと金属元素(具体的にはTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の元素の単体、化合物、複合化合物)との複合方法は特に限定されるものではなく、粉末同士を混合する混合法、含浸法、担持法等の種々の複合法を適用することが可能である。代表的な複合法を以下に記載する。酸化タングステンに銅を複合させる方法としては、酸化タングステン粉末と酸化銅粉末、硝酸銅粉末、硫酸銅粉末等とを混合する方法が挙げられる。また、硝酸銅や硫酸銅の水溶液やエタノール溶液に酸化タングステン粉末を加えて混合した後、70~80℃の温度で乾燥させてから500~550℃の温度で焼成する方法も有効である。
 酸化タングステンに銅を複合させる方法には、例えば塩化銅水溶液や硫酸銅水溶液に酸化タングステン粉末を分散させ、この分散液を乾燥させる方法(含浸法)を適用することも可能である。含浸法は銅の複合方法に限らず、塩化鉄水溶液を用いた鉄の複合方法、塩化銀水溶液を用いた鉄の複合方法、塩化白金酸水溶液を用いた白金の複合方法、塩化パラジウム水溶液を用いたパラジウムの複合方法等にも応用することができる。さらに、酸化チタンゾルやアルミナゾル等の酸化物ゾルを用いて、酸化タングステンと金属元素(酸化物)とを複合させてもよい。これら以外にも各種の複合方法の適用が可能である。
 可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末(以下ではこれらの粉末の総称として酸化タングステン系粉末と記す)は、その粒径(比表面積)、結晶構造、結晶性、粉末色等を制御することによって、上述したような特性を得ることができる。酸化タングステン系粉末は4.1~820m/gの範囲のBET比表面積を有することが好ましい。酸化タングステン系粉末は1~200nmの範囲の平均粒径を有することが好ましい。平均粒径はSEMやTEM等の写真の画像解析から、n=50個以上の粒子の平均粒径(D50)に基づいて求めるものとする。平均粒径(D50)は比表面積から換算した平均粒径と一致していてもよい。
 光触媒粉末の性能は、比表面積が大きく、粒径が小さい方が高くなる。従って、酸化タングステン系粉末のBET比表面積が4.1m/g未満の場合や平均粒径が200nmを超える場合には、十分な光触媒性能を得ることはできない。一方、酸化タングステン系粉末のBET比表面積が820m/gを超える場合や平均粒径が1nm未満の場合には粒子が小さくなりすぎて、粉末としての取扱い性が劣ることから実用性が低下する。酸化タングステン系粉末のBET比表面積は8.2~410m/gの範囲であることがより好ましく、平均粒径は2~100nmの範囲であることが好ましい。
 酸化タングステン系粉末のBET比表面積は11~300m/gの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは16~150m/gの範囲である。平均粒径は2.7~75nmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは5.5~51nmの範囲である。酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒塗料等に適用する場合、粒径が小さすぎると粒子の分散性が低下して塗料化が難しくなる。このような点を改善するためには、平均粒径が5.5nm以上の酸化タングステン系粉末を用いることが好ましい。
 酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することが好ましい。このような結晶構造を有する酸化タングステンを用いた酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末は、優れた光触媒性能を安定して発揮させることができる。三酸化タングステンの各結晶相の存在比率を同定することは困難であるものの、X線回折法で測定した際に下記の(1)~(4)の条件を満足する場合に、上記した結晶構造を有するものと推定することができる。
 (1)X線回折チャートにおいて、2θが22.5~25°の範囲に第1ピーク(全ピークのうち強度が最大の回折ピーク)、第2ピーク(強度が2番目に大きい回折ピーク)、および第3ピーク(強度が3番目に大きい回折ピーク)を有する。
 (2)X線回折チャートにおいて、2θが22.8~23.4°の範囲に存在するピークをA、2θが23.4~23.8°の範囲に存在するピークをB、2θが24.0~24.25°の範囲に存在するピークをC、2θが24.25~24.5°の範囲に存在するピークをDとしたとき、ピークDに対するピークAの強度比(A/D)およびピークDに対するピークBの強度比(B/D)がそれぞれ0.5~2.0の範囲であり、かつピークDに対するピークCの強度比(C/D)が0.04~2.5の範囲である。
 (3)X線回折チャートにおいて、33.85~34.05°の範囲に存在するピークをE、2θが34.05~34.25°の範囲に存在するピークをFとしたとき、ピークFに対するピークEの強度比(E/F)が0.1~2.0の範囲である。
 (4)X線回折チャートにおいて、49.1~49.7°の範囲に存在するピークをG、2θが49.7~50.3°の範囲に存在するピークをHとしたとき、ピークHに対するピークGの強度比(G/H)が0.04~2.0の範囲である。
 X線回折の測定および解析について説明する。X線回折測定はCuターゲット、Niフィルタを使用して行い、解析が処理条件の違いの影響を受けないように、平滑化処理とバックグラウンド除去のみを行い、Kα2除去を行わずにピーク強度の測定を行うものとする。ここで、X線回折チャートのそれぞれの2θ範囲内でのピーク強度の読み取り方は、山が明確な場合にはその範囲内での山の高い位置をピークとし、その高さを読み取るものとする。山が明確でないが肩がある場合には、肩の部分をその範囲内のピークとし、肩の部分の高さを読み取るものとする。山や肩がない勾配の場合には、その範囲の中間での高さを読み取って、その範囲内のピーク強度と見なすものとする。
 さらに、酸化タングステン系粉末の色をL*a*b*表色系(エルスター・エースター・ビースター表色系)で表したとき、酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましい。L*a*b*表色系は物体色を表すのに用いられる方法であり、1976年に国際照明委員会(CIE)で規格化され、日本ではJIS Z-8729に規定がある。L*は明度を表し、a*とb*とで色相と彩度を表すものである。L*が大きいほど明るいことを示す。a*とb*は色の方向を示しており、a*は赤方向、-a*は緑方向を示し、b*は黄方向、-b*は青方向を示す。また、彩度(c*)=((a*)+(b*)1/2で示される。
 酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましく、さらにa*が-25~-8の範囲、b*が10~45の範囲、L*が85以上の色を有することがより好ましい。このようなL*a*b*表色系の数値は酸化タングステン系粉末が黄色から緑色付近の色相を有し、かつ彩度や明度が高いことを示している。このような光学特性を酸化タングステン系粉末が持つ場合に、可視光励起による光触媒性能を向上させることができる。酸化タングステン粉末の色調は酸素欠損等による組成変動や光の照射等に基づいて変化するものと考えられ、上記した色相、彩度、明度を有する場合に良好な光触媒性能が得られる。青色付近の色相を有する場合には酸素欠損等が多いと考えられ、そのような色相では光触媒性能の低下が認められる。
 上述したような粒径(比表面積)、結晶構造、粉末色等を有し、さらには結晶性を高めた酸化タングステン系粉末を用いることによって、照度2500lxの可視光を照射したときのガス分解率が20%以上、さらに照度1000lxの可視光を照射したときのガス分解率が15%以上、照度600lxの可視光を照射したときのガス分解率が10%以上の可視光応答型光触媒粉末を得ることができる。ここで、可視光応答型光触媒粉末の性能は比表面積や粒径のみで高めることができるものではない。
 酸化チタンの場合、窒素や硫黄をドープして可視光の吸収性能を高めることによって、可視光応答性を向上させることができる。さらに、熱処理温度を制御して結晶性を向上させたり、あるいは金属を担持させることによって、電子や正孔の再結合を防いで光触媒活性を高めることが可能となる。しかし、現状では著しく高い照度の下では、高い性能を発揮する酸化チタンもあるが、照度の低下に伴って性能が低下し、日常的な150~500lx程度の低い照度では実用的なガス分解性能を示すものは存在していない。
 これに対して、可視光の吸収性能を有する酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒粉末に適用すると共に、酸化タングステン系粉末のBET比表面積や平均粒径(D50)、さらに結晶構造、粉末色等を上述したように制御し、さらに酸化タングステン系粉末の結晶性を高めることによって、2500lxの照度下で20%以上というガス分解率を実現することが可能となる。これは光触媒粉末の比表面積を大きくすることでガス吸着量が増加し、これにより活性サイトを増加させることができ、さらに結晶性の向上により再結合の確率が低下するという効果を併せ持つためである。
 酸化タングステンのバンドギャップは2.5~2.8eVであり、酸化チタンより小さいために可視光を吸収する。従って、優れた可視光応答性が実現できる。さらに、酸化タングステンの代表的な結晶構造はReO構造であることから、表面最外層に酸素を持つ反応活性が高い結晶面が露出しやすい。このため、水を吸着することにより高い親水性を発揮する。あるいは、吸着した水を酸化することでOHラジカルを生成し、それにより分子や化合物を酸化することができるため、酸化チタンのアナターゼやルチル結晶より優れた光触媒性能を発揮させることが可能となる。加えて、この実施形態の酸化タングステン粉末はpH1~7の水溶液中でのゼータ電位がマイナスであるために分散性に優れ、これにより基材等に薄くむらなく塗布することができる。
 光触媒性能としては、例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有機ガスを分解する性能、親水性や抗菌・除菌性能等が挙げられる。この実施形態の可視光応答型光触媒粉末は430~500nmの光を照射したときの光触媒性能に優れている。波長430~500nmの光を発する励起源としては、太陽光、蛍光灯、青色発光ダイオード、青色レーザ等が挙げられる。特に、青色発光ダイオードや青色レーザは波長430~500nmの光のみを放出することができるために好ましい。
 可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン系粉末は、不純物として金属元素を含有していてもよい。不純物元素としての金属元素の含有量は2質量%以下であることが好ましい。不純物金属元素としては、タングステン鉱石中に一般的に含まれる元素や原料として使用するタングステン化合物等を製造する際に混入する汚染元素等があり、例えばFe、Mo、Mn、Cu、Ti、Al、Ca、Ni、Cr、Mg等が挙げられる。これらの元素を複合材の構成元素として用いる場合には、この限りではない。
 次に、本発明の第2の実施形態による可視光応答型光触媒粉末について説明する。第2の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備する。このような可視光応答型光触媒粉末は以下に示すガス分解試験において、任意の試料量の可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際のガス分解率(G1)に対して、照度が6000lxの照射時と同一試料量の可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度2500lxの可視光を照射した際のガス分解率(G2)の比(G2/G1)が74%以上という特性を有するものである。
 上述したガス分解率を求めるためのガス分解試験は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式の装置を用いて実施する。流通式装置に任意量の試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流してガス濃度を測定する。このようなガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとする。そして、これらガス濃度Aとガス濃度Bから、[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)とする。各照度におけるガス分解率の測定は、同一試料量の可視光応答型光触媒粉末を流通式装置に入れて測定するものとする。
 一般に可視光とは波長が380~830nmの領域の光を示す。実使用環境と同様の可視光下でのより優れた性能を評価するため、第2の実施形態の評価では波長が380nm以上のみの可視光を用いるものとする。具体的には、光源としてJIS-Z-9112に規定されている白色蛍光灯を使用し、波長が380nm未満の光をカットする紫外線カットフィルタを用いて、波長が380nm以上のみの可視光を照射して評価を行うことが好ましい。白色蛍光灯としては例えば東芝ライテック社製FL20SS・W/18もしくはそれと同等品が用いられる。紫外線カットフィルタとしては例えば日東樹脂工業社製クラレックスN-169(商品名)もしくはそれと同等品が用いられる。
 可視光応答型光触媒が主に使用される屋内において、励起光は照明ランプの光と窓からの自然光であるが、居住空間で低照度となる場所は照明用ランプによる光のみの場所であることが多い。最も一般的に使用されている屋内照明光源は白色蛍光灯であるため、この実施形態の可視光応答型光触媒粉末の性能測定は白色蛍光灯を使用して実施するものとする。これによって、最も実用性能に近い値を得ることができる。第2の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は第1の実施形態と同様に、白色LEDランプを使用し、波長が410nm以上のみの可視光を照射した場合にも同様なガス分解率を示すものである。
 第2の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際のガス分解率(G1)に対して、波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際のガス分解率(G2)の比(G2/G1)が74%以上という特性に基づいて、照度が低い室内環境等においても実用的なガス分解性能を発揮することが可能となる。例えば、住宅の居間の団らん時や洗面所等のような200lx程度の照度下で良好なガス分解性能を実現することができる。さらに、室内の天井、壁、床、家具や家電製品等が置かれている場所のような50lx前後と著しく低い照度下においても、実用範囲内のガス分解性能を得ることができる。
 光触媒作用は光により励起された電子と正孔が表面にある水酸基や酸素を酸化還元により活性化し、その活性化により発生した活性酸素種が有機ガス等を酸化分解する作用である。そのため、一般的には光触媒によるガス分解量は、光の量(光子数)が低下する、すなわち照度が低下するとこれに伴ってガス分解量も減少する。
 一方、第2の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、照度6000lxというような著しく高い照度の下で優れたガス分解率(G1)を示すだけでなく、G2/G1比が74%以上であることから明らかなように、照度2500lxの可視光の照射下でも高いガス分解率(G2)を示す。このように、従来の可視光応答型光触媒粉末の性能とは異なり、第2の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は照度の低下に伴う光触媒活性の低下が抑制されているため、200lx程度の照度下、さらに50lx程度の低照度下においても、実用的なガス分解性能を得ることができる。従って、居間の団らん時やトイレ、洗面所等の低い照度の室内環境下、さらに室内の天井、壁、床、家具や家電製品等が置かれている場所等の著しく低い照度の環境下においてもガス分解性能を得ることが可能となる。
 上述したように、200lx以下、さらには50lx以下というような低い照度下で実用的なガス分解性能を得る上で、可視光応答型光触媒粉末は6000lxの照度下でのガス分解率(G1)に対して、照度1000lxの可視光を照射した際のガス分解率(G3)の比(G3/G1)が50%以上、さらに照度600lxの可視光を照射した際のガス分解率(G4)の比(G4/G1)が37%以上であることが好ましい。このようなガス分解率比を実現することで、照度の低下に伴う光触媒活性の低下がさらに抑制されるため、低い照度下でのガス分解性能をより再現性よく得ることが可能となる。1000lxの照度下でのガス分解率(G3)や600lxの照度下でのガス分解率(G4)は、いずれも6000lxの照度下でのガス分解率(G1)と同一試料量で測定するものとする。
 また、G2/G1比が74%以上であるということは、照度6000lxというような著しく高い照度の環境下だけでなく、蛍光灯等の照明の真下のような2500lx程度の若干高い照度の環境下においても、優れたガス分解性能を示すことを意味する。G3/G1比が50%以上、さらにG4/G1比が37%以上であるということは、事務所や細かい作業を行う照度が1000lx程度の環境下、さらに読書時の600lx程度の環境等においても、良好なガス分解性能が得られることを意味する。この実施形態の可視光応答型光触媒粉末によれば、様々な照度下でガス分解性能を発揮させることが可能となる。
 可視光応答型光触媒粉末に照度2500lxの可視光を照射したときのガス分解率(G2)は、6000lxの照度下でのガス分解率(G1)に対する比が88%以上であることが好ましい。6000lxの照度下でのガス分解率(G1)に対して、照度1000lxの可視光を照射したときのガス分解率(G3)の比は66%以上、照度600lxの可視光を照射したときのガス分解率(G4)の比は48%以上であることがより好ましい。このような可視光応答型光触媒粉末によれば、200lx程度の照度下で優れたガス分解性能を実現することができ、また室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のような50lx前後の低い照度下で良好なガス分解性能を得ることができる。さらに、10lx程度の著しく照度が低い環境下においてもガス分解性能を発揮させることができる。
 上述したようなガス分解率比を有する可視光応答型光触媒粉末は、それを構成する酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末(酸化タングステン系粉末)の粒径(比表面積)、結晶構造、結晶性、粉末色等を制御することにより得ることができる。ここで、酸化タングステン複合材粉末は主成分としての酸化タングステンに、例えばTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有させたものである。酸化タングステン複合材粉末の具体的な構成(複合形態や複合量等)、複合方法等は第1の実施形態と同様である。
 第2の実施形態の可視光応答型光触媒粉末において、それを構成する酸化タングステン系粉末は4.1~820m/gの範囲のBET比表面積を有することが好ましい。また、酸化タングステン系粉末は1~200nmの範囲の平均粒径を有することが好ましい。ここで、平均粒径はSEMやTEM等の写真の画像解析から、n=50個以上の粒子の平均粒径(D50)に基づいて求めるものとする。平均粒径(D50)は比表面積から換算した平均粒径と一致していてもよい。
 光触媒粉末の性能は、比表面積が大きく、粒径が小さい方が高くなる。従って、酸化タングステン粉末のBET比表面積が4.1m/g未満の場合や平均粒径が200nmを超える場合には、十分な光触媒性能を得ることはできない。一方、酸化タングステン系粉末のBET比表面積が820m/gを超える場合や平均粒径が1nm未満の場合には粒子が小さくなりすぎて、粉末としての取扱い性が劣ることから実用性が低下する。酸化タングステン系粉末のBET比表面積は8.2~410m/gの範囲であることがより好ましく、平均粒径は2~100nmの範囲であることがより好ましい。
 酸化タングステン系粉末のBET比表面積は11~300m/gの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは16~150m/gの範囲である。平均粒径は2.7~75nmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは5.5~51nmの範囲である。酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒塗料等に適用する場合、粒径が小さすぎると粒子の分散性が低下して塗料化が難しくなる。このような点を改善するためには、平均粒径が5.5nm以上の酸化タングステン系粉末を用いることが好ましい。
 第2の実施形態における酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することが好ましい。このような酸化タングステン粉末は優れた光触媒性能を安定して発揮させることができる。三酸化タングステンの各結晶相の存在比率を同定することは困難であるものの、X線回折法で測定した際に前述した(1)~(4)の条件を満足する場合に、上記結晶構造を有するものと推定することができる。
 さらに、酸化タングステン系粉末の色をL*a*b*表色系(エルスター・エースター・ビースター表色系)で表したとき、酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましい。酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましく、さらにa*が-25~-8の範囲、b*が10~45の範囲、L*が85以上の色を有することがより好ましい。このようなL*a*b*表色系の数値は酸化タングステン系粉末が黄色から緑色付近の色相を有し、かつ彩度や明度が高いことを示している。
 このような光学特性を酸化タングステン系粉末が持つ場合に、可視光励起による光触媒性能を向上させることができる。酸化タングステン粉末の色調は酸素欠損等による組成変動や光の照射等に基づいて変化するものと考えられ、上記した色相、彩度、明度を有する場合に良好な光触媒性能が得られる。青色付近の色相を有する場合には酸素欠損等が多いと考えられ、そのような色相では光触媒性能の低下が認められる。
 上述したような粒径(比表面積)、結晶構造、粉末色等を有し、さらには結晶性を高めた酸化タングステン系粉末を用いることによって、照度6000lxの照射時におけるガス分解率(G1)に対し、照度2500lxの照射時のガス分解率(G2)の比が74%以上、さらに照度1000lxの照射時のガス分解率(G3)の比が50%以上、照度600lxの照射時のガス分解率(G4)の比が37%以上の可視光応答型光触媒粉末を再現性よく実現することが可能となる。ここで、可視光応答型光触媒粉末の性能は比表面積や粒径のみで高めることができるものではない。
 前述したように、酸化チタンの場合には窒素や硫黄をドープして可視光の吸収性能を高めることによって、可視光応答性を向上させることができる。さらに、熱処理温度を制御して結晶性を向上させたり、あるいは金属を担持させることによって、電子や正孔の再結合を防いで光触媒活性を高めることが可能となる。しかし、現状では著しく高い照度の下では、高い性能を発揮する酸化チタンもあるが、照度の低下に伴って性能が低下し、日常的な150~500lx程度の低い照度では実用的なガス分解性能は得られていない。
 これに対して、可視光の吸収性能を有する酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒粉末に適用すると共に、酸化タングステン系粉末のBET比表面積や平均粒径(D50)、結晶構造、粉末色等を上述したように制御し、加えて酸化タングステン系粉末の結晶性を高めることで、照度6000lxと照度2500lxとのガス分解率比(G2/G1比)が74%以上の特性を実現することができる。これは光触媒粉末の比表面積を大きくすることでガス吸着量が増加し、これにより活性サイトを増加させることができ、さらに結晶性の向上により再結合の確率が低下するという効果を併せ持つためである。
 酸化タングステンのバンドギャップは2.5~2.8eVであり、酸化チタンより小さいために可視光を吸収する。従って、優れた可視光応答性が実現できる。さらに、酸化タングステンの代表的な結晶構造はReO構造であることから、最外表面層に酸素を持つ反応活性が高い結晶面が露出しやすい。このため、水を吸着することにより高い親水性を発揮する。あるいは、吸着した水を酸化することでOHラジカルを生成し、それにより分子や化合物を酸化することができるため、酸化チタンのアナターゼやルチル結晶より優れた光触媒性能を発揮させることが可能となる。加えて、この実施形態の酸化タングステン粉末はpH1~7の水溶液中でのゼータ電位がマイナスであるために分散性に優れ、これにより基材等に薄くむらなく塗布することができる。
 光触媒性能としては、例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有機ガスを分解する性能、親水性や抗菌・除菌性能等が挙げられる。この実施形態の可視光応答型光触媒粉末は430~500nmの光を照射したときの光触媒性能に優れている。波長430~500nmの光を発する励起源としては、太陽光、蛍光灯、青色発光ダイオード、青色レーザ等が挙げられる。特に、青色発光ダイオードや青色レーザは波長430~500nmの光のみを放出することができるために好ましい。
 可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン粉末は、微量の不純物として金属元素を含有していてもよい。不純物元素としての金属元素の含有量は2質量%以下であることが好ましい。不純物金属元素としては、タングステン鉱石中に一般的に含まれる元素や原料として使用するタングステン化合物等を製造する際に混入する汚染元素等があり、例えばFe、Mo、Mn、Cu、Ti、Al、Ca、Ni、Cr、Mg等が挙げられる。これらの元素を複合材の構成元素として用いる場合には、この限りではない。
 次に、本発明の第3の実施形態による可視光応答型光触媒粉末について説明する。第3の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備する。このような可視光応答型光触媒粉末は以下に示すガス分解試験において、波長が380nm以上のみの光で照度が200lxの可視光を照射したときに5%以上のガス分解率を示す。さらに、可視光応答型光触媒粉末は波長が380nm以上のみの光で照度が100lxの可視光を照射したときのガス分解率が2%以上、波長が380nm以上のみの光で照度が50lxの可視光を照射したときのガス分解率が1%以上であることが好ましい。
 上述したガス分解率を求めるためのガス分解試験は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式の装置を用いて実施する。流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを流してガス濃度を測定する。このようなガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとする。そして、これらガス濃度Aとガス濃度Bから、[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)とする。
 一般に可視光とは波長が380~830nmの領域の光を示す。実使用環境と同様の可視光下でのより優れた性能を評価するため、この実施形態の評価では波長が380nm以上のみの可視光を用いるものとする。具体的には、光源としてJIS-Z-9112で規定されている白色蛍光灯を使用し、波長が380nm未満の光をカットする紫外線カットフィルタを用いて、波長が380nm以上のみの可視光を照射して評価を行うことが好ましい。白色蛍光灯としては例えば東芝ライテック社製FL20SS・W/18もしくはそれと同等品が用いられる。紫外線カットフィルタとしては例えば日東樹脂工業社製クラレックスN-169(商品名)もしくはそれと同等品が用いられる。
 可視光応答型光触媒が主に使用される屋内において、励起光は照明ランプの光と窓からの自然光であるが、居住空間で低照度となる場所は照明用ランプによる光のみの場所であることが多い。最も一般的に使用されている屋内照明光源は白色蛍光灯であるため、この実施形態の可視光応答型光触媒粉末の性能測定は白色蛍光灯を使用して実施するものとする。これによって、最も実用性能に近い値を得ることができる。第3の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は第1の実施形態と同様に、白色LEDランプを使用し、波長が410nm以上のみの可視光を照射した場合にも同様なガス分解率を示すものである。
 第3の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、上述したように照度200lxの可視光の照射下、さらには照度100lxの可視光の照射下および照度50lxの可視光の照射下において良好なガス分解率を示すことから、照度が低い室内環境等で光触媒性能を得ることが可能となる。すなわち、住宅の居間の団らん時や洗面所等のような200lx程度の照度下においても、5%以上のガス分解率に基づいて良好な光触媒性能を得ることができ、これまでになく高感度な可視光応答型光触媒粉末を提供することが可能となる。さらに、室内の天井、壁、床、家具や家電製品等が置かれている場所のような100lxから50lx程度の著しく低い照度下においても、2%以上(100lx照射)または1%以上(50lx照射)のガス分解率に基づいて、実用的な光触媒性能を得ることができる。
 第3の実施形態の可視光応答型光触媒粉末は、その評価として広く用いられている6000lxというような著しく高い照度の下で高い光触媒性能を発揮することは言うまでもない。さらに、事務所や細かい作業を行う場所のような1000lx程度の照度の環境下、読書をするときのような600lx程度の日常的な明るさの室内環境下においても、優れた光触媒性能を発揮する。このように、第3の実施形態の可視光応答型光触媒粉末によれば、様々な照度下で光触媒性能を発揮させることが可能となる。
 可視光応答型光触媒粉末に照度200lxの可視光を照射したときのガス分解率は15%以上であることが好ましい。また、照度100lxの可視光を照射したときのガス分解率は10%以上、照度50lxの可視光を照射したときのガス分解率は5%以上であることがより好ましい。このような条件を満足する可視光応答型光触媒粉末によれば、住宅の居間の団らん時や洗面所等の室内環境下で優れた光触媒性能を得ることができる。また、室内の天井、壁、床、家具や家電製品等が置かれている場所等の著しく低い照度下においても、良好な光触媒性能を得ることができる。さらに、第3の実施形態では10lxというような僅かな光でも光触媒性能を得ることができ、これまでにない特性を有する可視光応答型光触媒粉末を提供することが可能となる。
 上述したようなガス分解率を有する可視光応答型光触媒粉末は、それを構成する酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末(酸化タングステン系粉末)の粒径(比表面積)、結晶構造、結晶性、粉末色等を制御することにより得ることができる。ここで、酸化タングステン複合材粉末は主成分としての酸化タングステンに、例えばTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有させたものである。酸化タングステン複合材粉末の具体的な構成(複合形態や複合量等)、複合方法等は第1の実施形態と同様である。
 第3の実施形態の可視光応答型光触媒粉末において、それを構成する酸化タングステン系粉末は4.1~820m/gの範囲のBET比表面積を有することが好ましい。また、酸化タングステン系粉末は1~200nmの範囲の平均粒径を有することが好ましい。ここで、平均粒径はSEMやTEM等の写真の画像解析から、n=50個以上の粒子の平均粒径(D50)に基づいて求めるものとする。平均粒径(D50)は比表面積から換算した平均粒径と一致していてもよい。
 光触媒粉末の性能は、比表面積が大きく、粒径が小さい方が高くなる。従って、酸化タングステン系粉末のBET比表面積が4.1m/g未満の場合や平均粒径が200nmを超える場合には、十分な光触媒性能を得ることはできない。一方、酸化タングステン系粉末のBET比表面積が820m/gを超える場合や平均粒径が1nm未満の場合には粒子が小さくなりすぎて、粉末としての取扱い性が劣ることから実用性が低下する。酸化タングステン系粉末のBET比表面積は8.2~420m/gの範囲であることがより好ましく、平均粒径は2~100nmの範囲であることがより好ましい。
 酸化タングステン系粉末のBET比表面積は11~300m/gの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは16~150m/gの範囲である。平均粒径は2.7~75nmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは5.5~51nmの範囲である。酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒塗料等に適用する場合、粒径が小さすぎると粒子の分散性が低下して塗料化が難しくなる。このような点を改善するためには、平均粒径が5.5nm以上の酸化タングステン系粉末を用いることが好ましい。
 第3の実施形態における酸化タングステン粉末や酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することが好ましい。このような酸化タングステン粉末は優れた光触媒性能を安定して発揮させることができる。三酸化タングステンの各結晶相の存在比率を同定することは困難であるものの、X線回折法で測定した際に前述した(1)~(4)の条件を満足する場合に、上記結晶構造を有するものと推定することができる。
 さらに、酸化タングステン系粉末の色をL*a*b*表色系(エルスター・エースター・ビースター表色系)で表したとき、酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましい。酸化タングステン系粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することが好ましく、さらにa*が-25~-8の範囲、b*が10~45の範囲、L*が85以上の色を有することがより好ましい。このようなL*a*b*表色系の数値は酸化タングステン粉末が黄色から緑色付近の色相を有し、かつ彩度や明度が高いことを示している。
 このような光学特性を酸化タングステン系粉末が持つ場合に、可視光励起による光触媒性能を向上させることができる。酸化タングステン粉末の色調は酸素欠損等による組成変動や光の照射等に基づいて変化するものと考えられ、上記した色相、彩度、明度を有する場合に良好な光触媒性能が得られる。青色付近の色相を有する場合には酸素欠損等が多いと考えられ、そのような色相では光触媒性能の低下が認められる。
 上述したような粒径(比表面積)、結晶構造、粉末色等を有し、さらには結晶性を高めた酸化タングステン系粉末を用いることによって、照度200lxの可視光を照射したときのガス分解率が5%以上、さらに照度100lxの可視光を照射したときのガス分解率が2%以上、照度50lxの可視光を照射したときのガス分解率が1%以上の可視光応答型光触媒粉末を得ることができる。ここで、可視光応答型光触媒粉末の性能は比表面積や粒径のみで高めることができるものではない。
 前述したように、酸化チタンの場合、窒素や硫黄をドープして可視光の吸収性能を高めることによって、可視光応答性を向上させることができる。さらに、熱処理温度を制御して結晶性を向上させたり、あるいは金属を担持させることによって、電子や正孔の再結合を防いで光触媒活性を高めることが可能となる。しかし、現状では著しく高い照度の下では、高い性能を発揮する酸化チタンもあるが、照度の低下に伴って性能が低下し、日常的な150~500lx程度の低い照度では実用的な光触媒性能を示すものは得られていない。さらに、10lx程度の僅かな光で活性を示すものは存在していない。
 これに対して、可視光の吸収性能を有する酸化タングステン系粉末を可視光応答型光触媒粉末に適用すると共に、酸化タングステン系粉末のBET比表面積や平均粒径(D50)、さらに結晶構造、粉末色等を上述したように制御し、さらに酸化タングステン系粉末の結晶性を高めることによって、200lxの照度下で5%以上というガス分解率を実現することが可能となる。これは光触媒粉末の比表面積を大きくすることでガス吸着量が増加し、これにより活性サイトを増加させることができ、さらに結晶性の向上により再結合の確率が低下するという効果を併せ持つためである。
 酸化タングステンのバンドギャップは2.5~2.8eVであり、酸化チタンより小さいために可視光を吸収する。従って、優れた可視光応答性が実現できる。さらに、酸化タングステンの代表的な結晶構造はReO構造であることから、表面最外層に酸素を持つ反応活性が高い結晶面が露出しやすい。このため、水を吸着することにより高い親水性を発揮する。あるいは、吸着した水を酸化することでOHラジカルを生成し、それにより分子や化合物を酸化することができるため、酸化チタンのアナターゼやルチル結晶より優れた光触媒性能を発揮させることが可能となる。加えて、この実施形態の酸化タングステン粉末はpH1~7の水溶液中でのゼータ電位がマイナスであるために分散性に優れ、これにより基材等に薄くむらなく塗布することができる。
 光触媒性能としては、例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有機ガスを分解する性能、親水性や抗菌・除菌性能等が挙げられる。この実施形態の可視光応答型光触媒粉末は430~500nmの光を照射したときの光触媒性能に優れている。波長430~500nmの光を発する励起源としては、太陽光、蛍光灯、青色発光ダイオード、青色レーザ等が挙げられる。特に、青色発光ダイオードや青色レーザは波長430~500nmの光のみを放出することができるために好ましい。
 可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン粉末は、微量の不純物として金属元素を含有していてもよい。不純物元素としての金属元素の含有量は2質量%以下であることが好ましい。不純物金属元素としては、タングステン鉱石中に一般的に含まれる元素や原料として使用するタングステン化合物等を製造する際に混入する汚染元素等があり、例えばFe、Mo、Mn、Cu、Ti、Al、Ca、Ni、Cr、Mg等が挙げられる。これらの元素を複合材の構成元素として用いる場合には、この限りではない。
 本発明の実施形態による可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン粉末は、例えば以下のようにして作製される。酸化タングステン粉末は昇華工程を適用して作製される。また、昇華工程に熱処理工程を組合せることも有効である。昇華工程もしくは昇華工程と熱処理工程との組合せを適用して作製した三酸化タングステン粉末によれば、上述した結晶構造やBET比表面積を安定して実現することができる。さらに、SEMやTEMで粉末を評価した際に、一次粒子の平均粒径がBET比表面積から換算した値に近似し、粒径ばらつきが小さい粉末を安定して提供することができる。
 まず、昇華工程について述べる。昇華工程は、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液を、酸素雰囲気中で昇華させることによって、三酸化タングステン粉末を得る工程である。昇華とは固相から気相、あるいは気相から固相への状態変化が、液相を経ずに起こる現象である。原料としての金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液を、昇華させながら酸化させることによって、微粉末状態の酸化タングステン粉末を得ることができる。
 昇華工程の原料(タングステン原料)には、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末、またはタングステン化合物溶液のいずれを使用してもよい。原料として使用するタングステン化合物としては、例えば三酸化タングステン(WO)、二酸化タングステン(WO)、低級酸化物等の酸化タングステン、炭化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸カルシウム、タングステン酸等が挙げられる。
 上述したようなタングステン原料の昇華工程を酸素雰囲気中で行うことで、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を瞬時に固相から気相とし、さらに気相となった金属タングステン蒸気を酸化することによって酸化タングステン粉末が得られる。溶液を使用した場合でも、タングステン酸化物あるいは化合物を経て気相となる。このように、気相での酸化反応を利用することによって、酸化タングステン微粉末を得ることができる。さらに、酸化タングステン微粉末の結晶構造を制御することができる。
 昇華工程の原料としては、酸素雰囲気中で昇華して得られる酸化タングステン粉末に不純物が含まれにくいことから、金属タングステン粉末、酸化タングステン粉末、炭化タングステン粉末、およびタングステン酸アンモニウム粉末から選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましい。金属タングステン粉末や酸化タングステン粉末は、昇華工程で形成される副生成物(酸化タングステン以外の物質)として有害なものが含まれないことから、特に昇華工程の原料として好ましい。
 原料に用いるタングステン化合物としては、その構成元素としてタングステン(W)と酸素(O)を含む化合物が好ましい。構成成分としてWおよびOを含んでいると、昇華工程で後述する誘導結合型プラズマ処理等を適用した際に瞬時に昇華されやすくなる。このようなタングステン化合物としては、WO、W2058、W1849、WO等が挙げられる。また、タングステン酸、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウムの溶液あるいは塩等も有効である。
 タングステン原料としての金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末は0.1~100μmの範囲の平均粒径を有することが好ましい。タングステン原料の平均粒径は0.3μm~10μmの範囲がより好ましくは、さらに好ましくは0.3μm~3μmの範囲、望ましくは0.3μm~1.5μmの範囲である。上記範囲内の平均粒径を有する金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を用いると、昇華が生じやすい。
 タングステン原料の平均粒径が0.1μm未満の場合には原料粉が微細すぎるため、原料粉の事前調整が必要になったり、取扱い性が低下することに加えて、高価になるために工業的に好ましくない。タングステン原料の平均粒径が100μmを超えると均一な昇華反応が起きにくくなる。平均粒径が大きくても大きなエネルギー量で処理すれば均一な昇華反応を生じさせることができるが、工業的には好ましくない。
 昇華工程でタングステン原料を酸素雰囲気中で昇華させる方法としては、誘導結合型プラズマ処理、アーク放電処理、レーザ処理、電子線処理、およびガスバーナー処理から選ばれる少なくとも1種の処理が挙げられる。これらのうち、レーザ処理や電子線処理ではレーザまたは電子線を照射して昇華工程を行う。レーザや電子線は照射スポット径が小さいため、一度に大量の原料を処理するためには時間がかかるものの、原料粉の粒径や供給量の安定性を厳しく制御する必要がないという長所がある。
 誘導結合型プラズマ処理やアーク放電処理は、プラズマやアーク放電の発生領域の調整が必要であるものの、一度に大量の原料粉を酸素雰囲気中で酸化反応させることができる。また、一度に処理できる原料の量を制御することができる。ガスバーナー処理は動力費が比較的安いものの、原料粉や原料溶液を多量に処理することが難しい。このため、ガスバーナー処理は生産性の点で劣るものである。なお、ガスバーナー処理は昇華させるのに十分なエネルギーを有するものであればよく、特に限定されるものではない。プロパンガスバーナーやアセチレンガスバーナー等が用いられる。
 昇華工程に誘導結合型プラズマ処理を適用する場合、通常アルゴンガスや酸素ガスを用いてプラズマを発生させ、このプラズマ中に金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を供給する方法が用いられる。プラズマ中にタングステン原料を供給する方法としては、例えば金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をキャリアガスと共に吹き込む方法、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を所定の液状分散媒中に分散させた分散液を吹き込む方法等が挙げられる。
 金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をプラズマ中に吹き込む場合に用いられるキャリアガスとしては、例えば空気、酸素、酸素を含有した不活性ガス等が挙げられる。これらのうち、空気は低コストであるために好ましく用いられる。キャリアガスの他に酸素を含む反応ガスを流入する場合や、タングステン化合物粉末が三酸化タングステンの場合等、反応場中に酸素が十分に含まれているときには、キャリアガスとしてアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを用いてもよい。反応ガスには酸素や酸素を含む不活性ガス等を用いることが好ましい。酸素を含む不活性ガスを用いる場合、酸化反応に必要な酸素量を十分に供給することが可能なように、酸素量を設定することが好ましい。
 金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末をキャリアガスと共に吹き込む方法を適用すると共に、ガス流量や反応容器内の圧力等を調整することによって、三酸化タングステン粉末の結晶構造を制御しやすい。具体的には、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種(単斜晶、三斜晶、または単斜晶と三斜晶との混晶)、あるいはそれに斜方晶を混在させた結晶構造を有する三酸化タングステン粉末が得られやすい。三酸化タングステン粉末の結晶構造は、単斜晶と三斜晶との混晶、あるいは単斜晶と三斜晶と斜方晶の混晶であることがより好ましい。
 金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末の分散液の作製に用いられる分散媒としては、分子中に酸素原子を有する液状分散媒が挙げられる。分散液を用いると原料粉の取扱いが容易になる。分子中に酸素原子を有する液状分散媒としては、例えば水およびアルコールから選ばれる少なくとも1種を20容量%以上含むものが用いられる。液状分散媒として用いるアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノールおよび2-プロパノールから選ばれる少なくとも1種が好ましい。水やアルコールはプラズマの熱で容易に揮発しやすいため、原料粉の昇華反応や酸化反応を妨害することはなく、分子中に酸素を含有していることから酸化反応を促進しやすい。
 金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散媒に分散させて分散液を作製する場合、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末は分散液中に10~95質量%の範囲で含ませることが好ましく、さらに好ましくは40~80質量%の範囲である。このような範囲で分散液中の分散させることで、金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散液中に均一に分散させることができる。均一に分散していると原料粉の昇華反応が均一に生じやすい。分散液中の含有量が10質量%未満では原料粉の量が少なすぎて効率よく製造ができない。95質量%を超えると分散液が少なく、原料粉の粘性が増大することで、容器にこびりつき易くなるために取扱い性が低下する。
 金属タングステン粉末やタングステン化合物粉末を分散液にしてプラズマ中に吹き込む方法を適用することによって、三酸化タングステン粉末の結晶構造を制御しやすい。具体的には、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種、またはそれに斜方晶を混在させた結晶構造を有する三酸化タングステン粉末が得られやすい。さらに、タングステン化合物溶液を原料として用いることによっても、昇華反応を均一に行うことができ、さらに三酸化タングステン粉末の結晶構造の制御性が向上する。上記したような分散液を用いる方法は、アーク放電処理にも適用することが可能である。
 レーザや電子線を照射して昇華工程を実施する場合は、金属タングステンやタングステン化合物をペレット状にしたものを原料として使用することが好ましい。レーザや電子線は照射スポット径が小さいため、金属タングステン粉末、タングステン化合物粉末を用いると供給が困難になるが、ペレット状にした金属タングステンやタングステン化合物を用いることで効率よく昇華させることができる。レーザは金属タングステンやタングステン化合物を昇華させるのに十分なエネルギーを有するものであればよく、特に限定されるものではないが、COレーザが高エネルギーであるために好ましい。
 レーザや電子線をペレットに照射する際に、レーザ光や電子線の照射源またはペレットの少なくとも一方を移動させると、ある程度の大きさを有するペレットの全面を有効に昇華することができる。これによって、単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶を混在させた結晶構造を有する三酸化タングステン粉末が得られやくなる。上記したようなペレットは誘導結合型プラズマ処理やアーク放電処理にも適用可能である。
 実施形態の可視光応答型光触媒粉末を構成する酸化タングステン粉末は、上述したような昇華工程のみによっても得ることができるが、昇華工程で作製した酸化タングステン粉末に熱処理工程を実施することも有効である。熱処理工程は、昇華工程で得られた三酸化タングステン粉末を、酸化雰囲気中にて所定の温度と時間で熱処理するものである。昇華工程の条件制御等で三酸化タングステン微粉末を十分に形成することができない場合でも、熱処理を施すことで酸化タングステン粉末中の三酸化タングステン微粉末の割合を99%以上、実質的には100%にすることができる。さらに、熱処理工程で三酸化タングステン微粉末の結晶構造を所定の構造に調整することができる。
 熱処理工程で用いられる酸化雰囲気としては、例えば空気や酸素含有ガスが挙げられる。酸素含有ガスとは酸素を含有した不活性ガスを意味する。熱処理温度は200~1000℃の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは400~700℃である。熱処理時間は10分~5時間とすることが好ましく、さらに好ましくは30分~2時間である。熱処理工程の温度および時間を上記範囲内にすることによって、三酸化タングステン以外の酸化タングステンから三酸化タングステンを形成しやすい。また、欠陥が少ない結晶性の良い粉末を得るためには、熱処理時の昇温や降温を緩やかに実施することが好ましい。熱処理時の急激な加熱や急冷は結晶性の低下を招くことになる。
 熱処理温度が200℃未満の場合には、昇華工程で三酸化タングステンにならなかった粉末を三酸化タングステンにするための酸化効果を十分に得ることができないおそれがある。熱処理温度が1000℃を超えると酸化タングステン微粒子が急激に粒成長するため、得られる酸化タングステン微粉末の比表面積が低下しやすい。さらに、上記したような温度と時間で熱処理工程を行うことによって、三酸化タングステン微粉末の結晶構造や結晶性を調整することが可能となる。
 酸化タングステン粉末は光触媒性能や製品特性、例えばガス分解性能あるいは抗菌性の向上のために、遷移金属元素を含んでいてもよい。遷移金属元素の含有量は50質量%以下とすることが好ましい。遷移金属元素の含有量が50質量%を超えると、可視光応答型光触媒粉末としての特性が低下するおそれがある。遷移金属元素の含有量は10質量%以下とすることが好ましく、さらに好ましくは2質量%以下である。遷移金属元素とは原子番号21~29、39~47、57~79、89~109の元素であり、これらのうちでもTi、Fe、Cu、Zr、AgおよびPtから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。遷移金属元素の含有形態は金属、酸化物、複合酸化物、化合物等であり、混合あるいは担持させてもよい。また、タングステンと化合物を形成していてもよい。
 本発明の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は、そのままで可視光応答型光触媒として用いてもよいし、あるいは可視光応答型光触媒粉末を他の材料と混合、担持、含浸させる等して得られる粉末(もしくは粉末以外の形態の物質)を可視光応答型光触媒として用いることも可能である。この実施形態の可視光応答型光触媒材料は、可視光応答型光触媒粉末を1~100質量%の範囲で含有する。可視光応答型光触媒粉末の含有量は所望の特性に応じて適宜に選択されるが、1質量%未満では光触媒性能を十分に得ることができない。可視光応答型光触媒粉末は、例えばSiO、ZrO、Al、TiO等の粒子と混合したり、あるいはそれらの粒子に担持させてもよい。また、ゼオライト等に酸化タングステンや酸化タングステン複合材を含浸させてもよい。
 本発明の実施形態による可視光応答型光触媒粉末は溶媒や添加物等と混合することによって、可視光応答型光触媒塗料として用いられる。可視光応答型光触媒塗料の主成分は可視光応答型光触媒粉末に代えて、上記した可視光応答型光触媒材料を使用してもよい。可視光応答型光触媒塗料中における光触媒粉末や光触媒材料の含有量は0.1~90質量%の範囲とする。光触媒粉末や光触媒材料の含有量が0.1質量%未満であると光触媒性能を十分に得ることができず、90質量%を超えると塗料としての特性が低下する。
 可視光応答型光触媒塗料に配合する溶媒や添加物としては、水、アルコール、分散剤、バインダ等が挙げられる。バインダは無機バインダ、有機バインダ、有機無機複合バインダのいずれであってもよい。無機バインダとしては、例えばコロイダルシリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾル等が挙げられる。有機無機複合バインダとはSi等の金属元素を構成成分として含んだ有機物を示すものである。有機バインダもしくは有機無機複合バインダの有機成分としては、シリコーン樹脂等が用いられる。
 本発明の実施形態による可視光応答型光触媒製品は、上述した可視光応答型の光触媒粉末や光触媒材料を具備する、もしくは光触媒塗料の塗布層を具備するものである。光触媒製品は、例えば基材に光触媒粉末や光触媒材料を付着もしくは含浸させた製品、基材に光触媒塗料を塗布した製品等である。光触媒粉末を含浸させたゼオライト、活性炭、多孔質セラミックス等を内臓した製品も含まれる。
 可視光応答型光触媒製品の具体例としては、エアコン、空気清浄機、扇風機、冷蔵庫、電子レンジ、食器洗浄乾燥機、炊飯器、ポット、IHヒータ、洗濯機、掃除機、照明器具(ランプ、器具本体、シェード等)、衛生用品、便器、洗面台、鏡、浴室(壁、天井、床等)、建材(室内壁、天井材、床、外壁)、インテリア用品(カーテン、絨毯、テーブル、椅子、ソファー、棚、ベッド、寝具等)、ガラス、サッシ、手すり、ドア、ノブ、衣服、家電製品等に使用されるフィルタ等が挙げられる。また、可視光応答型光触媒製品の基材としては、ガラス、プラスチック、アクリル等の樹脂、紙、繊維、金属、木材等が挙げられる。特に、ガラスに光触媒塗料を塗布した場合、透明性の高いガラスが得られる。
 本発明の実施形態による可視光応答型光触媒製品は、居住空間や自動車の室内空間で使用される部品に適用することができる。高感度な光触媒であるため、室内でも光が当たりにくい場所、あるいは低照度の場所においても、光触媒性能を発揮することができる。また、自動車は紫外線をほとんど通さないガラスが使用されているため、可視光応答型光触媒製品を使用することによって、紫外線がほとんどない空間の有機ガスの分解や親水性、防汚等に効果を発揮する。自動車の室内空間のインテリアとして使用される発光ダイオードや豆電球等のように、照度が低い光源を使用した場合においても、光触媒性能を発揮させることができる。このため、これまで光源の問題等で使用が懸念されていた場所や用途においても、可視光応答型光触媒製品を使用することができ、その応用範囲が広がる。
 次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。なお、以下の実施例では昇華工程に誘導結合型プラズマ処理を適用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
 実施例1
まず、原料粉末として平均粒径が0.5μmの三酸化タングステン粉末を用意した。この原料粉末をキャリアガス(Ar)と共にRFプラズマに噴霧し、さらに反応ガスとして酸素を80L/minの流量で流した。このようにして、原料粉末を昇華させながら酸化反応させる昇華工程を経て、酸化タングステン粉末を作製した。酸化タングステン粉末の製造条件を表1に示す。
 得られた酸化タングステン粉末のBET比表面積と平均粒径(TEM写真の画像解析による)を測定した。BET比表面積の測定は、マウンテック社製比表面積測定装置Macsorb1201を用いて行った。前処理は窒素中にて200℃×20分の条件で実施した。TEM観察は日立社製H-7100FAを使用し、拡大写真を画像解析にかけて粒子50個以上を抽出し、体積基準の積算径を求めてD50を算出した。BET比表面積と平均粒径の測定結果を表2に示す。
 また、酸化タングステン粉末のX線回折を実施した。X線回折はリガク社製X線回折装置RINT-2000を用いて、Cuターゲット、Niフィルタ、グラファイト(002)モノクロメータを使用して行った。測定条件は、管球電圧:40kV、管球電流:40mA、発散スリット:1/2°、散乱スリット:自動、受光スリット:0.15mm、2θ測定範囲:20~70°、走査速度:0.5°/min、サンプリング幅:0.004°である。ピーク強度の測定にあたり、Kα2除去は行わず、平滑化とバックグラウンド除去の処理のみを行った。平滑化はSavizky-Golay(最小二乗法)を用い、フィルタポイント11とした。バックグラウンド除去は、測定範囲内で直線フィット、閾値σ3.0として行った。X線回折結果に基づく酸化タングステン粉末の結晶構造の同定結果を表2に示す。
 さらに、酸化タングステン粉末の色をL*a*b*表色系に基づいて測定した。L*a*b*表色系に基づく色測定は、コニカミノルタ社製分光測色計CM-2500dを用いて行った。L*a*b*の測定結果を表2に示す。
 次に、得られた酸化タングステン粉末の特性として、アセトアルデヒドの分解率を測定した。アセトアルデヒドガスの分解率は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価と同様の流通式の装置を用いて、以下に示す条件で行った。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lxの可視光を照射したときのガス分解率を表3および図1に示す。実施例1の酸化タングステン粉末の照度2500lxでのガス分解率は86%、1000lxでのガス分解率は66%、600lxでのガス分解率は48%であった。
 さらに、上述した2500lx、1000lx、600lxの照度下でのガス分解率に基づく低照度下でのガス分解性能を評価するために、照度200lx、50lxの可視光を照射したときのガス分解率を測定した。それらの結果を表3および図1に併せて示す。実施例1の酸化タングステン粉末は、200lxという低い照度下においても20%のガス分解率を示し、さらに50lxという極めて照度が低い条件下においても7%のガス分解率を示した。これらの結果から、実施例1の酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも実用的なガス分解性能を示すことが確認された。
 アセトアルデヒドガスの分解試験において、アセトアルデヒドの初期濃度は10ppm、ガス流量は140mL/min、試料量は0.2gとした。試料の調整は5×10cmのガラス板に塗布して乾燥させた。粉末試料の場合、水で広げて乾燥させた。前処理はブラックライトで12時間照射した。光源に白色蛍光灯(東芝ライテック社製、FL20SS・W/18)を使用し、紫外線カットフィルタ(日東樹脂工業社製、クラレックスN-169)を用いて、380nm未満の波長の光をカットした。照度はそれぞれ所定の値に調整した。初めに光を照射せずに、ガス吸着がなくなり安定するまで待つ。安定した後に光照射を開始する。このような条件下で光を照射し、15分後のガス濃度を測定してガス分解率を求める。ただし、15分経過後もガス濃度が安定しない場合には、安定するまで継続して濃度を測定する。ガス分析装置としてはINOVA社製マルチガスモニタ1412を使用した。
 実施例2
反応ガスとしてアルゴンを80L/min、酸素を5L/minの流量で流し、反応容器内の圧力を35kPaと減圧側に調整する以外は、実施例1と同様の昇華工程を経て酸化タングステン粉末を作製した。さらに、酸化タングステン粉末を大気中にて400℃×1.5hの条件下で熱処理した。この際、熱処理温度まで0.5hで昇温し、熱処理後は2hかけて室温まで冷却した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例1と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表1に、粉末特性の測定結果を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。実施例2による酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例3~5
実施例3~5では実施例1と同様の昇華工程を実施した。実施例3は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、空気を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に500℃×1hの条件で熱処理工程を実施した。この際、熱処理温度まで0.5hで昇温し、熱処理後は2hかけて室温まで冷却した。実施例4は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を100L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に650℃×0.5hの条件で熱処理工程を実施した。この際、熱処理温度まで0.5hで昇温し、熱処理後は2hかけて室温まで冷却した。実施例5は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に850℃×0.25hの条件で熱処理工程を実施した。この際、熱処理温度まで0.5hで昇温し、熱処理後は2hかけて室温まで冷却した。
 得られた酸化タングステン粉末について、実施例1と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表1に、粉末特性の測定結果を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。実施例3~5による酸化タングステン粉末はいずれも照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例6
反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流す以外は、実施例1と同様にして昇華工程を実施した後、大気中にて950℃×1hの条件下で熱処理工程を実施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例1と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表1に、粉末特性の測定結果を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。実施例6による酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、200lxの照度下では5%のガス分解性率を示した。また、600~2500lxの照度下では良好なガス分解性能を示したもの、実施例1~5より劣る結果となったため、50lxまで照度を下げるとガス分解性能が得られなかった。
 比較例1
実施例5と同様の昇華工程を経て作製した酸化タングステン粉末に、大気中にて1050℃×0.25hの条件で熱処理を施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例1と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表1に、粉末特性の測定結果を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。酸化タングステン粉末のBET比表面積が4m/gとやや小さく、平均粒径が215nmとやや大きいため、照度600~2500lxでのガス分解率が低くかった。さらに、200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能を示さなかった。これは高温での熱処理で粒成長が生じたためと考えられる。
 比較例2
試薬等として市販されている酸化タングステン粉末(レアメタリック社製)を用いて、実施例1と同様の測定、評価を行った。粉末特性を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。X線回折結果より結晶系は単斜晶と三斜晶の混晶と推定され、BET比表面積は0.7m/gで、平均粒径は1210nmであった。比較例2の酸化タングステン粉末は比表面積が小さく、粒径が著しく大きいため、6000lxで僅かなガス分解性能が認められたものの、2500lx、1000lx、600lx、200lxのいずれにおいてもガス分解性能はほとんど示さなかった。
 比較例3
酸化チタンにおいて、可視光活性を向上させるためにPtを担持した酸化チタンを作製し、実施例1と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。BET比表面積は210m/gと大きく、平均粒径は7.2nmと小さかった。6000lxおよび2500lxにおけるガス分解率は比較的高かったが、1000lx、600lx、200lxにおけるガス分解率は29%、18%、5%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能をほとんど示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
 比較例4
酸化チタンにおいて、可視光活性を向上させるためにFeを担持した酸化チタンを作製し、実施例1と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表2に、ガス分解率の測定結果を表3および図1に示す。BET比表面積は170m/gと大きく、平均粒径は8nmと小さかった。6000lxにおけるガス分解率は非常に高く、2500lxにおけるガス分解率も比較的高かったが、1000lx、600lx、200lxにおけるガス分解率は26%、16%、4%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能をほとんど示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
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 以上のように、照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が非線形な関係を示し、照度2500lx、1000lx、600lxの可視光の照射下で高いガス分解率を示す材料は、居間の団らん時や洗面所のような200lx程度の低照度下でも高い光触媒性能を発揮することが分かる。さらに、室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のように、50lx前後と著しく低い照度下においても、ガス分解性能を示す高感度な可視光応答型光触媒粉末を提供することができる。当然のことながら、このような材料は6000lxという高照度下においても優れた光触媒性能を発揮する。
 実施例7
実施例3で得られた酸化タングステン粉末に酸化銅(CuO)粉末を1質量%混合した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例1と同様にしてガス分解率を測定した。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lxの照射下でのガス分解率は、それぞれ96%、90%、75%、61%と高く、その結果として照度200lx、50lxの照射下でのガス分解率もそれぞれ36%、16%と良好な値を示した。この測定結果から低照度下で良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例8
実施例3で作製した酸化タングステン粉末を5質量%、コロイダルシリカを0.05質量%添加して水系塗料を作製した。これをガラスに塗布して乾燥させることによって、光触媒被覆層を有するガラスを作製した。このようなガラスについて、粉末と同様にしてガス分解率を測定した。その結果、照度200lxの照射下でのガス分解率は10%と良好な値を示すことが確認された。
 さらに、上記した塗料を自動車の室内空間のガラスに塗布したところ、タバコの臭いが低減し、またガラスが汚れにくくなった。ちなみに、この塗料を塗布したガラスについて、親水性を評価したところ接触角が1°以下であり、超親水性を発現した。また、黄色ブドウ球菌、大腸菌やカビを用いて抗菌性の評価を行ったところ、いずれも優れた抗菌性を示すことが確認された。実施例の可視光応答型光触媒粉末はアセトアルデヒド等の有機ガスの分解性能に優れ、また光触媒被覆層は透過率が高く、視覚的に色ムラ等の問題が生じにくい。そのため、自動車の室内空間で使用される部材や工場、商店、公共施設、住宅等で使用される建材、内装材、家電等に好適に用いられる。
 実施例9、10
実施例3および実施例5で得られた酸化タングステン粉末に、それぞれPd粉末を15質量%混合した。このようにして得られた酸化タングステン複合材粉末について、実施例1と同様にしてガス分解率を測定した。照度200lxの照射下でのガス分解率はそれぞれ40%、17%の値を示し、粒径にかかわらずPd混合前よりと高い値を示した。しかし、粉末の色が黒いため、塗料を作製した場合には透明性がなくなった。
 実施例11 
実施例3で得られた酸化タングステン粉末を塩化鉄水溶液に分散させた。この分散液を遠心分離し、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った。この後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥することによって、Feを1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は35%と高い値を示した。
 実施例12
実施例11と同様の方法で、塩化銅水溶液を用いてCuを0.3質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は37%と高い値を示した。
 実施例13
実施例11と同様の方法で、硝酸銀水溶液を用いてAgを0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は32%と高い値を示した。
 実施例14~17
実施例11と同様の方法で、塩化パラジウム水溶液を用いてPdを2質量%、0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末をそれぞれ作製し、実施例14および実施例15の粉末を得た。さらに、実施例1および実施例5で得られた酸化タングステン粉末を使用する以外は実施例15と同様に酸化タングステン複合材粉末を作製し、実施例16および実施例17の粉末を得た。これら粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ35%、45%、34%、29%の値を示し、粒径にかかわらずPdを添加する前より高い値を示した。しかし、Pdの含有率が2質量%のものはPdが酸化タングステン粒子の回りに多すぎるためか、Pdを0.5質量%含有するものよりガス分解性能が低くなった。
 実施例18
実施例3で得られた酸化タングステン粉末を塩化白金酸水溶液に分散させ、可視光照射とメタノール投入を行い、光析出法による担持を行った。遠心分離を行い、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥し、Ptを0.1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は47%と高い値を示した。
 実施例19~21
実施例3で得られた酸化タングステン粉末に、酸化チタン粉末ST-01(商品名、石原産業社製)を70質量%、40質量%、10質量%の割合で混合し、実施例19、実施例20および実施例21の酸化タングステン複合材粉末を作製した。混合は乳鉢を用いて行った。これら粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ18%、34%、37%の値を示した。実施例19の酸化タングステン複合材粉末は酸化タングステンが少なすぎるために若干性能が落ちたが、それ以外は混合前より高い値を示した。
 実施例22、23
実施例1および実施例5で得られた酸化タングステン粉末を用いる以外は、実施例21と同様の方法で酸化チタン粉末を10質量%混合し、実施例22および実施例23の粉末を作製した。これら粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ30%、24%の値を示し、酸化チタン粉末の混合前よりガス分解率が向上することが確認された。
 実施例24
実施例3で得られた酸化タングステン粉末を、酸化チタンゾルSTS-01(商品名、石原産業社製)に分散させた後、110℃で12時間乾燥させることによって、TiOを5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は39%と高い値を示した。TiO粉末で混合した場合よりTiOが均一に分散したため、高い性能が得られたと考えられる。
 実施例25
実施例7と同様の方法で、実施例3で得られた酸化タングステン粉末にCuO粉末を20質量%混合した粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は26%を示した。しかし、CuOの含有量が多すぎるためか、1質量%の割合で混合した粉末より特性が低く、また粉末の色が黒いために、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例26
実施例3で得られた酸化タングステン粉末に酸化ジルコニウム(ZrO)粉末を0.5質量%混合した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は32%と高い値を示した。
 実施例27
実施例3で得られた酸化タングステン粉末をアルミナゾルに分散させ、この分散液を110℃で12時間乾燥させて、Alを2質量%含有する粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は32%であり、混合前と同等以上の特性を示した。
 実施例28~30
実施例3で得られた酸化タングステン粉末に炭化タングステン(WC)粉末を10質量%、2質量%、0.5質量%の割合で混合して、実施例28、実施例29および実施例30の粉末を作製した。これらの粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ21%、31%、35%の値を示した。実施例28はWCが多すぎたためか混合前より低い値となったが、実施例29および実施例30は混合前と同等以上の値を示した。しかし、WCの含有率が高いほど粉末の色が黒くなるため、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例31
実施例3で得られた酸化タングステン粉末と水を用いて、ビーズミルにて分散処理を行って、濃度が10%質量の水系分散液を作製した。これに塩化セリウム水溶液を混合し、CeとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥させて、実施例31の試料を得た。比較のため、塩化セリウムを混合する前の水分散液のみでも同様の試料を作製した。これら試料のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は20%の値を示し、Ce添加前と同等の値であった。
 実施例32
実施例31で作製した試料を、さらに大気中にて350℃で1時間加熱処理を行った。この試料のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は28%の値を示し、110℃で乾燥したのみの試料(実施例31)より高い値を示した。加熱温度を高くすることによって、余分な水分や塩化物等が減少したため、特性が向上したと考えられる。
 実施例33
実施例31と同様に、実施例3の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに硝酸ニッケル水溶液を混合して、NiとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して、実施例33の試料を得た。この試料のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は25%の値を示し、Ni添加前より高い値を示した。
 実施例34
実施例33と同様に、実施例3の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに塩化マンガン水溶液を混合して、MnとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して、実施例33の試料を得た。この試料のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度200lxの可視光の照射下において、ガス分解率は27%であり、Mn添加前より高い値を示した。上記した各実施例の試料はいずれも高い親水性を示し、抗菌、抗カビ性を有していることが確認された。
 実施例35
原料粉末として平均粒径が0.5μmの三酸化タングステン粉末を用意した。この原料粉末をキャリアガス(Ar)と共にRFプラズマに噴霧し、さらに反応ガスとして酸素を80L/minの流量で流した。このようにして、原料粉末を昇華させながら酸化反応させる昇華工程を経て、酸化タングステン粉末を作製した。酸化タングステン粉末の製造条件を表4に示す。
 得られた酸化タングステン粉末のBET比表面積と平均粒径(TEM写真の画像解析による)を実施例1と同様にして測定した。BET比表面積と平均粒径の測定結果を表5に示す。また、酸化タングステン粉末のX線回折を実施例1と同様にして実施した。X線回折結果に基づく酸化タングステン粉末の結晶構造の同定結果を表5に示す。さらに、酸化タングステン粉末の色を実施例1と同様にL*a*b*表色系に基づいて測定した。L*a*b*の測定結果を表5に示す。
 次に、得られた酸化タングステン粉末の特性として、アセトアルデヒドの分解率を測定した。アセトアルデヒドガスの分解率は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価と同様の流通式の装置を用いて、以下に示す条件で行った。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lxの可視光を照射したときのガス分解率を表6に示す。実施例35の酸化タングステン粉末の照度2500lxでのガス分解率は86%、1000lxでのガス分解率は66%、600lxでのガス分解率は48%であった。
 さらに、上述した2500lx、1000lx、600lxの照度下でのガス分解率に基づく低照度下でのガス分解性能を評価するために、照度200lx、50lxの可視光を照射したときのガス分解率を測定した。それらの結果を表6に併せて示す。実施例35の酸化タングステン粉末は、200lxという低い照度下においても20%のガス分解率を示し、さらに50lxという極めて照度が低い条件下においても7%のガス分解率を示した。これらの結果から、実施例35の酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも実用的なガス分解性能を示すことが確認された。
 アセトアルデヒドガスの分解試験において、アセトアルデヒドの初期濃度は10ppm、ガス流量は140mL/min、試料量は0.2gとした。試料の調整は5×10cmのガラス板に塗布して乾燥させた。粉末試料の場合、水で広げて乾燥させた。前処理はブラックライトで12時間照射した。光源に白色LEDとして日亜化学社製のNSPW-510CSを使用し、照度はそれぞれ所定の値に調整した。初めに光を照射せずに、ガス吸着がなくなり安定するまで待つ。安定した後に光照射を開始する。このような条件下で光を照射し、15分後のガス濃度を測定してガス分解率を求める。ただし、15分経過後もガス濃度が安定しない場合には、安定するまで継続して濃度を測定する。ガス分析装置としてはINOVA社製マルチガスモニタ1412を使用した。
 実施例36
反応ガスとしてアルゴンを80L/min、酸素を5L/minの流量で流し、反応容器内の圧力を35kPaと減圧側に調整する以外は、実施例35と同様の昇華工程を経て酸化タングステン粉末を作製した。さらに、酸化タングステン粉末を大気中にて400℃×1.5hの条件下で熱処理した。この際、熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例35と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表4に、粉末特性の測定結果を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。実施例36による酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例37~39
実施例37~39では実施例35と同様の昇華工程を実施した。実施例37は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、空気を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に500℃×1hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例38は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を100L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に650℃×0.5hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例39は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に850℃×0.25hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。
 得られた酸化タングステン粉末について、実施例35と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表4に、粉末特性の測定結果を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。実施例37~39による酸化タングステン粉末はいずれも照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例40
反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流す以外は、実施例35と同様にして昇華工程を実施した後、大気中にて950℃×1hの条件下で熱処理工程を実施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例35と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表4に、粉末特性の測定結果を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。実施例40による酸化タングステン粉末は照度200~2500lxの範囲で、照度とガス分解率が非線形な関係を示し、200lxの照度下では5%のガス分解性率を示した。また、600~2500lxの照度下では良好なガス分解性能を示したもの、実施例35~39より劣る結果となったため、50lxまで照度を下げるとガス分解性能が得られなかった。
 比較例5
実施例39と同様の昇華工程を経て作製した酸化タングステン粉末に、大気中にて1050℃×0.25hの条件で熱処理を施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例35と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表4に、粉末特性の測定結果を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。酸化タングステン粉末のBET比表面積が4m/gとやや小さく、平均粒径が215nmとやや大きいため、照度600~2500lxでのガス分解率が低くかった。さらに、200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能を示さなかった。これは高温での熱処理で粒成長が生じたためと考えられる。
 比較例6
試薬等として市販されている酸化タングステン粉末(レアメタリック社製)を用いて、実施例35と同様の測定、評価を行った。粉末特性を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。X線回折結果より結晶系は単斜晶と三斜晶の混晶と推定され、BET比表面積は0.7m/gで、平均粒径は1210nmであった。比較例6の酸化タングステン粉末は比表面積が小さく、粒径が著しく大きいため、6000lxで僅かなガス分解性能が認められたものの、2500lx、1000lx、600lx、200lxのいずれにおいてもガス分解性能はほとんど示さなかった。
 比較例7
酸化チタンにおいて、可視光活性を向上させるためにPtを担持した酸化チタンを作製し、実施例35と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。BET比表面積は210m/gと大きく、平均粒径は7.2nmと小さかった。6000lxおよび2500lxにおけるガス分解率は比較的高かったが、1000lx、600lx、200lxにおけるガス分解率は20%、13%、3%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能をほとんど示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
 比較例8
酸化チタンにおいて、可視光活性を向上させるためにFeを担持した酸化チタンを作製し、実施例35と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表5に、ガス分解率の測定結果を表6に示す。BET比表面積は170m/gと大きく、平均粒径は8nmと小さかった。6000lxにおけるガス分解率は非常に高く、2500lxにおけるガス分解率も比較的高かったが、1000lx、600lx、200lxにおけるガス分解率は20%、11%、3%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が線形の関係を示したため、50lxではガス分解性能をほとんど示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 以上のように、照度200~2500lxの範囲で照度とガス分解率が非線形な関係を示し、照度2500lx、1000lx、600lxの可視光の照射下で高いガス分解率を示す材料は、居間の団らん時や洗面所のような200lx程度の低照度下でも高い光触媒性能を発揮することが分かる。さらに、室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のように、50lx前後と著しく低い照度下においても、ガス分解性能を示す高感度な可視光応答型光触媒粉末を提供することができる。当然のことながら、このような材料は6000lxという高照度下においても優れた光触媒性能を発揮する。
 実施例41
実施例37で得られた酸化タングステン粉末に酸化銅(CuO)粉末を1質量%混合した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例1と同様にしてガス分解率を測定した。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lxの照射下でのガス分解率は、それぞれ96%、90%、75%、61%と高く、その結果として照度200lx、50lxの照射下でのガス分解率もそれぞれ36%、16%と良好な値を示した。この測定結果から低照度下で良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例42
実施例37で作製した酸化タングステン粉末を5質量%、コロイダルシリカを0.05質量%添加して水系塗料を作製した。これをガラスに塗布して乾燥させることによって、光触媒被覆層を有するガラスを作製した。このようなガラスについて、粉末と同様にしてガス分解率を測定した。その結果、照度200lxの照射下でのガス分解率は10%と良好な値を示すことが確認された。
 さらに、上記した塗料を自動車の室内空間のガラスに塗布したところ、タバコの臭いが低減し、またガラスが汚れにくくなった。ちなみに、この塗料を塗布したガラスについて、親水性を評価したところ接触角が1°以下であり、超親水性を発現した。また、黄色ブドウ球菌、大腸菌やカビを用いて抗菌性の評価を行ったところ、いずれも優れた抗菌性を示すことが確認された。実施例の可視光応答型光触媒粉末はアセトアルデヒド等の有機ガスの分解性能に優れ、また光触媒被覆層は透過率が高く、視覚的に色ムラ等の問題が生じにくい。そのため、自動車の室内空間で使用される部材や工場、商店、学校、公共施設、病院、福祉施設、宿泊施設、住宅等で使用される建材、内装材、家電等に好適に用いられる。実施例の可視光応答型光触媒材料と白色LEDとを組合みこんだ空気清浄機をつくり、脱臭効果を得た。また筐体に半透明の樹脂を用いて、白色LEDの光を適度に外部に照射する構成とすると、空気清浄機の稼動状態を確認でき、また装飾性が向上した。
 実施例43
実施例37、39の酸化タングステン粉末を用いて、実施例9~34と同様に酸化タングステン複合材粉末を作製した。これらの粉末の特性を実施例35と同様にして評価したところ、実施例9~34と同様に特性の向上が認められた。
 実施例44
原料粉末として平均粒径が0.5μmの三酸化タングステン粉末を用意した。この原料粉末をキャリアガス(Ar)と共にRFプラズマに噴霧し、さらに反応ガスとして酸素を75L/minの流量で流した。このようにして、原料粉末を昇華させながら酸化反応させる昇華工程を経て、酸化タングステン粉末を作製した。酸化タングステン粉末の製造条件を表7に示す。
 得られた酸化タングステン粉末のBET比表面積と平均粒径(TEM写真の画像解析による)を実施例1と同様にして測定した。また、酸化タングステン粉末のX線回折を実施例1と同様にして実施した。X線回折結果に基づく酸化タングステン粉末の結晶構造の同定結果を表8に示す。さらに、酸化タングステン粉末の色を実施例1と同様にしてL*a*b*表色系に基づいて測定した。L*a*b*の測定結果を表8に示す。
 次に、得られた酸化タングステン粉末の特性として、アセトアルデヒドの分解率を測定した。アセトアルデヒドガスの分解率は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価と同様の流通式の装置を用いて、以下に示す条件で行った。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lxの可視光を照射したときのガス分解率をそれぞれ測定した。照度6000lxにおけるガス分解率に対する2500lx、1000lx、600lxにおけるガス分解率の比を表9に示す。さらに、酸化タングステン粉末がガス分解性能を発揮する最低照度を測定した。それらの結果を表9に併せて示す。
 実施例44の酸化タングステン粉末は、照度6000lxにおけるガス分解率(G1)に対する2500lxにおけるガス分解率(G2)の比(G2/G1)が88%であった。さらに、照度6000lxにおけるガス分解率(G1)に対し、1000lxにおけるガス分解率(G3)の比(G3/G1)は66%、600lxにおけるガス分解率(G4)の比(G4/G1)は48%であった。このように、実施例44の酸化タングステン粉末は照度の低下に伴うガス分解率の低下が抑制されており、その結果として10lxという極めて照度が低い条件下においても2%のガス分解率を示し、低照度下でも良好なガス分解性能が得られることが確認された。
 アセトアルデヒドガスの分解試験において、アセトアルデヒドの初期濃度は10ppm、ガス流量は140mL/min、試料量は0.2gとした。試料量は0.2gとすることが好ましいが、やむをえない場合には同一試料量で各照度下での測定を行えばよいものとする。試料の調整は5×10cmのガラス板に塗布して乾燥させた。粉末試料の場合、水で広げて乾燥させた。前処理はブラックライトで12時間照射した。光源に白色蛍光灯(東芝ライテック社製FL20SS・W/18)を使用し、紫外線カットフィルタ(日東樹脂工業社製、クラレックスN-169)を用いて、380nm未満の波長をカットした。照度はそれぞれ所定の値に調整した。初めに光を照射せずに、ガス吸着がなくなり安定するまで待つ。安定した後に光照射を開始する。このような条件下で光を照射し、15分後のガス濃度を測定してガス分解率を求める。ただし、15分経過後もガス濃度が安定しない場合には、安定するまで継続して濃度を測定する。ガス分析装置としてはINOVA社製マルチガスモニタ1412を使用した。
 実施例45
反応ガスとしてアルゴンを80L/min、酸素を5L/minの流量で流し、反応容器内の圧力を35kPaと減圧側に調整する以外は、実施例44と同様の昇華工程を経て酸化タングステン粉末を作製した。さらに、酸化タングステン粉末を大気中にて400℃×1hの条件下で熱処理した。この際、熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例44と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表7に、粉末特性の測定結果を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。実施例45の酸化タングステン粉末は10lxという極めて照度が低い条件下においても9%のガス分解率を示し、低照度下でも良好なガス分解性能が得られることが確認された。
 実施例46~48
実施例46~48では実施例44と同様の昇華工程を実施した。実施例46は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、空気を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に500℃×0.75hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例47は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を100L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に600℃×1hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例48は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に800℃×0.5hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。
 得られた酸化タングステン粉末について、実施例44と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表7に、粉末特性の測定結果を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。実施例46の酸化タングステン粉末は10lxの照度下で7%のガス分解率を示し、実施例47および実施例48の酸化タングステン粉末はそれぞれ同照度下で4%、1%のガス分解率を示した。これらの結果から、実施例46~48はいずれも低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。
 実施例49
反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流す以外は、実施例44と同様にして昇華工程を実施した後、大気中にて950℃×0.75hの条件下で熱処理工程を実施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例44と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表7に、粉末特性の測定結果を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。実施例49による酸化タングステン粉末は、2500~600lxの照度下では良好なガス分解性能を示したもの、実施例44~48より劣る結果となった。このため、10lxまで照度を下げるとガス分解性能が得られなかったが、50lxの照度下では1%のガス分解率を示した。
 比較例9
実施例46と同様の昇華工程を経て作製した酸化タングステン粉末に、大気中にて1050℃×0.25hの条件で熱処理を施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例44と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表7に、粉末特性の測定結果を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。酸化タングステン粉末のBET比表面積が4m/gとやや小さく、平均粒径が215nmとやや大きいため、6000lxでのガス分解率に対する2500lxでのガス分解率の比が低く、1000lxおよび600lxにおけるガス分解率の比も低かった。その結果、200lxでは僅かにガス分解率を示したが、100lxではガス分解性能を示さなかった。これは高温での熱処理で粒成長が生じたためと考えられる。
 比較例10
試薬等として市販されている酸化タングステン粉末(レアメタリック社製)を用いて、実施例44と同様の測定、評価を行った。粉末特性を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。X線回折結果より結晶系は単斜晶と三斜晶の混晶と推定され、BET比表面積は0.7m/gで、平均粒径は1210nmであった。比較例10の酸化タングステン粉末は比表面積が小さく、粒径が著しく大きいため、6000lxでは僅かにガス分解率を示したが、2500lx以下ではガス分解率を示さなかった。
 比較例11
可視光活性を向上させるためにPtを担持した酸化チタンを作製し、実施例44と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。BET比表面積は210m/gと大きく、平均粒径は7.2nmと小さかった。6000lxでのガス分解率に対する2500lxでのガス分解率の比は89%と比較的高かったが、1000lxおよび600lxにおけるガス分解率の比は40%、25%と低かった。その結果として100lxで1%と低いガス分解率にとどまり、50lxではガス分解性能を示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
 比較例12
可視光活性を向上させるためにFeを担持した酸化チタンを作製し、実施例44と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表8に、ガス分解性能の測定結果を表9に示す。BET比表面積は170m/gと大きく、平均粒径は8nmと小さかった。6000lxでのガス分解率に対する2500lxでのガス分解率の比は63%と低く、1000lxおよび600lxにおけるガス分解率の比も27%、16%と低かった。その結果として、200lxで4%と低いガス分解率に止まり、100lxではガス分解性能を示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 以上のように、照度2500lx、1000lx、600lxの可視光の照射下で高いガス分解性能を維持する材料は、居間の団らん時や洗面所のような200lx程度の低照度下でも高い光触媒性能を発揮することが分かる。さらに、室内の天井、壁、床、家具や家電製品等が置かれている場所のように、50lx前後と著しく低い照度下においても、ガス分解性能を示す高感度な可視光応答型光触媒粉末を提供することができる。当然のことながら、このような材料は6000lxというような高照度下においても優れた光触媒性能を発揮する。
 実施例50
実施例46で得られた酸化タングステン粉末に酸化銅(CuO)粉末を1質量%混合した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例44と同様にしてガス分解率を測定した。6000lxでのガス分解率に対する2500lx、1000lxおよび600lxでのガス分解率の比は、それぞれ94%、78%、64%と高かった。その結果として、10lxの照度下でも8%のガス分解率を示し、低照度下でも良好なガス分解性能が得られることが確認された。
 実施例51
実施例46で作製した酸化タングステン粉末を5質量%、コロイダルシリカを0.05質量%添加して水系塗料を作製した。これをガラスに塗布して乾燥させることによって、光触媒被覆層を有するガラスを作製した。このようなガラスについて、粉末と同様にしてガス分解率を測定した。その結果、50lxの照度下で3%のガス分解率を示し、低照度下でも良好なガス分解性能が得られることが確認された。
 さらに、上記した塗料を自動車の室内空間のガラスに塗布したところ、タバコの臭いが低減し、またガラスが汚れにくくなった。ちなみに、この塗料を塗布したガラスについて、親水性を評価したところ接触角が1°以下であり、超親水性を発現した。また、黄色ブドウ球菌、大腸菌やカビを用いて抗菌性の評価を行ったところ、いずれも優れた抗菌性を示すことが確認された。実施例の可視光応答型光触媒粉末はアセトアルデヒド等の有機ガスの分解性能に優れ、また光触媒被覆層は透過率が高く、視覚的に色ムラ等の問題が生じにくい。そのため、自動車の室内空間で使用される部材や工場、商店、公共施設、住宅等で使用される建材、内装材、家電等に好適に用いられる。
 実施例52、53
実施例46および実施例48で得られた酸化タングステン粉末に、それぞれPd粉末を15質量%混合した。このようにして得られた酸化タングステン複合材粉末について、実施例44と同様にしてガス分解率を測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比はそれぞれ79%、40%であり、酸化タングステン粉末の粒径にかかわらず、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。しかし、粉末の色が黒いため、塗料を作製した場合には透明性がなくなった。
 実施例54
実施例46で得られた酸化タングステン粉末を塩化鉄水溶液に分散させた。この分散液を遠心分離し、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った。この後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥することによって、Feを1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は63%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例55
実施例54と同様の方法で、塩化銅水溶液を用いてCuを0.3質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は65%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例56
実施例54と同様の方法で、硝酸銀水溶液を用いてAgを0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は63%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例57~60
実施例54と同様の方法で、塩化パラジウム水溶液を用いてPdを2質量%、0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末をそれぞれ作製し、実施例57および実施例58の粉末を得た。さらに、実施例44および実施例47で得られた酸化タングステン粉末を使用する以外は実施例58と同様に酸化タングステン複合材粉末を作製し、実施例59および実施例60の粉末を得た。これら粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比はそれぞれ79%、81%、62%、52%の値を示した。酸化タングステン粉末の粒径にかかわらず、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。しかし、Pdの含有量が2質量%の粉末は、Pdが酸化タングステン粒子の回りに多すぎるためか、Pdの含有量が0.5質量%のものよりガス分解性能が低下した。
 実施例61
実施例46で得られた酸化タングステン粉末を塩化白金酸水溶液に分散させ、可視光照射とメタノール投入を行い、光析出法による担持を行った。遠心分離を行い、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥し、Ptを0.1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は84%と高い値を示し、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例62~64
実施例46で得られた酸化タングステン粉末に、酸化チタン粉末ST-01(商品名、石原産業社製)を70質量%、40質量%、10質量%の割合で混合し、実施例62、実施例63および実施例64の酸化タングステン複合材粉末を作製した。混合は乳鉢を用いて行った。これら粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比はそれぞれ41%、63%、65%の値を示した。実施例62の粉末は酸化タングステンが少なすぎるために若干性能が落ちたが、いずれもさらに低照度でも高い分解性能を示した。
 実施例65、66
実施例44および実施例48で得られた酸化タングステン粉末を用いる以外は、実施例63と同様の方法で酸化チタン粉末を10質量%混合し、実施例65および実施例66の粉末を作製した。これら粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比はそれぞれ63%、49であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例67
実施例46で得られた酸化タングステン粉末を、酸化チタンゾルSTS-01(商品名、石原産業社製)に分散させた後、110℃で12時間乾燥させることによって、TiOを5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は66%の値を示した。TiO粉末で混合した場合よりTiOが均一に分散したため、高い性能が得られたと考えられる。
 実施例68
実施例50と同様の方法で、実施例46で得られた酸化タングステン粉末にCuO粉末を20質量%混合した粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は61%の値を示した。しかし、CuOの含有量が多すぎるためか、1質量%の割合で混合した粉末より低照度でのガス分解性能が低く、また粉末の色が黒いために、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例69
実施例46で得られた酸化タングステン粉末に酸化ジルコニウム(ZrO)粉末を0.5質量%混合した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は65%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例70
実施例46で得られた酸化タングステン粉末をアルミナゾルに分散させ、この分散液を110℃で12時間乾燥させて、Alを2質量%含有する粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は63%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例71~73
実施例46で得られた酸化タングステン粉末に炭化タングステン(WC)粉末を10質量%、2質量%、0.5質量%の割合で混合して、実施例71、実施例72および実施例73の粉末を作製した。これらの粉末のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比はそれぞれ46%、62%、65%の値を示した。実施例71の複合材粉末はWCの含有量が多すぎたためか若干性能が落ちたが、いずれもさらに低照度でも高いガス分解性能を示した。しかし、WCの含有率が高いほど粉末の色が黒くなるため、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例74
実施例46で得られた酸化タングステン粉末と水を用いて、ビーズミルにて分散処理を行って、濃度が10%質量の水系分散液を作製した。これに塩化セリウム水溶液を混合し、CeとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥させて試料を作製した。比較のため、塩化セリウムを混合する前の水分散液のみでも同様の試料を作製した。これら試料のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は47%であり、Ce添加前と同等の値であった。
 実施例75
実施例74で作製した試料を、さらに大気中にて350℃で1時間加熱処理を行った。この試料のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は57%であり、110℃で乾燥したのみの試料(実施例74)より高い値を示した。加熱温度を高くすることによって、余分な水分や塩化物等が減少したため、特性が向上したと考えられる。
 実施例76
実施例74と同様に、実施例46の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに硝酸ニッケル水溶液を混合して、NiとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して試料を作製した。この試料のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は54%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。
 実施例77
実施例76と同様に、実施例46の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに塩化マンガン水溶液を混合して、MnとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して試料を作製した。この試料のガス分解率を実施例44と同様にして測定した。照度6000lxの照射下でのガス分解率に対する照度600lxの照射下でのガス分解率の比は54%であり、さらに低照度でも高いガス分解性能を示した。上記した各実施例の試料はいずれも高い親水性を示し、抗菌、抗カビ性を有していることが確認された。
 実施例78
原料粉末として平均粒径が0.5μmの三酸化タングステン粉末を用意した。この原料粉末をキャリアガス(Ar)と共にRFプラズマに噴霧し、さらに反応ガスとして酸素を80L/minの流量で流した。このようにして、原料粉末を昇華させながら酸化反応させる昇華工程を経て、酸化タングステン粉末を作製した。酸化タングステン粉末の製造条件を表10に示す。
 得られた酸化タングステン粉末のBET比表面積と平均粒径(TEM写真の画像解析による)を実施例1と同様にして測定した。BBET比表面積と平均粒径の測定結果を表11に示す。また、酸化タングステン粉末のX線回折を実施例1と同様にして実施した。X線回折結果に基づく酸化タングステン粉末の結晶構造の同定結果を表11に示す。さらに、酸化タングステン粉末の色を実施例1と同様にしてL*a*b*表色系に基づいて測定した。L*a*b*の測定結果を表11に示す。
 次に、得られた酸化タングステン粉末の特性として、アセトアルデヒドの分解率を測定した。アセトアルデヒドガスの分解率は、JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価と同様の流通式の装置を用いて、以下に示す条件で行った。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lx、200lx、100lx、50lx、10lxの可視光を照射したときのガス分解率を表12に示す。実施例53の酸化タングステン粉末の照度200lxでのガス分解率は21%であった。また、照度100lxでのガス分解率は11%、照度50lxでのガス分解率は7%であった。実施例53の酸化タングステン粉末は50lxの照度まで良好なガス分解率を示し、さらに10lxという極めて低い照度下でもガス分解性能を示すことが確認された。
 アセトアルデヒドガスの分解試験において、アセトアルデヒドの初期濃度は10ppm、ガス流量は140mL/min、試料量は0.2gとした。試料の調整は5×10cmのガラス板に塗布して乾燥させた。粉末試料の場合、水で広げて乾燥させた。前処理はブラックライトで12時間照射した。光源に白色蛍光灯(東芝ライテック社製FL20SS・W/18)を使用し、紫外線カットフィルタ(日東樹脂工業社製、クラレックスN-169)を用いて、380nm未満の波長の光をカットした。照度はそれぞれ所定の値に調整した。初めに光を照射せずに、ガス吸着がなくなり安定するまで待つ。安定した後に光照射を開始する。このような条件下で光を照射し、15分後のガス濃度を測定してガス分解率を求める。ただし、15分経過後もガス濃度が安定しない場合には、安定するまで継続して濃度を測定する。ガス分析装置としてはINOVA社製マルチガスモニタ1412を使用した。
 実施例79
反応ガスとしてアルゴンを80L/min、酸素を5L/minの流量で流し、反応容器内の圧力を35kPaと減圧側に調整する以外は、実施例53と同様の昇華工程を経て酸化タングステン粉末を作製した。さらに、酸化タングステン粉末を大気中にて450℃×0.5hの条件下で熱処理した。この際、熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例78と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表10に、粉末特性の測定結果を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。実施例79による酸化タングステン粉末は低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。さらに、照度10lxの下でも活性を示すことが確認された。
 実施例80~82
実施例80~82では実施例78と同様の昇華工程を実施した。実施例80は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、空気を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に500℃×1hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例81は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を100L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に600℃×0.5hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。実施例82は反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流して昇華工程を実施し、昇華工程後に800℃×0.5hの条件で熱処理工程を実施した。熱処理温度まで0.5時間で昇温し、熱処理後は2時間かけて室温まで冷却した。
 得られた酸化タングステン粉末について、実施例78と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表10に、粉末特性の測定結果を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。実施例80~82による酸化タングステン粉末はいずれも低照度下でも良好なガス分解性能を示すことが確認された。さらに、実施例80~82はいずれも照度10lxの下でも活性を示すことが確認された。
 実施例83
反応ガスとしてアルゴンを40L/min、酸素を40L/minの流量で流す以外は、実施例78と同様にして昇華工程を実施した後、大気中にて950℃×0.75hの条件下で熱処理工程を実施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例78と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表10に、粉末特性の測定結果を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。実施例83による酸化タングステン粉末は、200~50lxの照度下で良好なガス分解性能を示したもの、実施例78~82より劣る結果となった。このため、10lxまで照度を下げるとガス分解性能が得られなかったが、200lxの照度下では5%のガス分解率を示した。
 比較例13
実施例80と同様の昇華工程を経て作製した酸化タングステン粉末に、大気中にて1050℃×0.25hの条件で熱処理を施した。得られた酸化タングステン粉末について、実施例78と同様の測定、評価を行った。酸化タングステン粉末の作製条件を表10に、粉末特性の測定結果を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。酸化タングステン粉末のBET比表面積が4m/gとやや小さく、平均粒径が215nmとやや大きいため、200lxでのガス分解率が低く、100lxや50lxではガス分解性能を示さなかった。これは高温での熱処理で粒成長が生じたためと考えられる。
 比較例14
試薬等として市販されている酸化タングステン粉末(レアメタリック社製)を用いて、実施例78と同様の測定、評価を行った。粉末特性を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。X線回折結果より結晶系は単斜晶と三斜晶の混晶と推定され、BET比表面積は0.7m/gで、平均粒径は1210nmであった。比較例14の酸化タングステン粉末は比表面積が小さく、粒径が著しく大きいため、6000lxで僅かなガス分解性能が認められたものの、2500lx以下ではガス分解性能を示さなかった。
 比較例15
可視光活性を向上させるためにPtを担持した酸化チタンを作製し、実施例78と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。BET比表面積は210m/gと大きく、平均粒径は7.2nmと小さかった。6000lxおよび2500lxにおけるガス分解率は比較的高かったが、1000lx、600lx、200lxにおけるガス分解率は29%、18%、5%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。このため、100lxでのガス分解性率は僅かであり、50lx以下ではガス分解性能を示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
 比較例16
可視光活性を向上させるためにFeを担持した酸化チタンを作製し、実施例78と同様の測定、評価を行った。結晶系以外の粉末特性を表11に、ガス分解率の測定結果を表12に示す。BET比表面積は170m/gと大きく、平均粒径は8nmと小さかった。6000lxや2500lxのガス分解率は比較的高かったが、1000lxおよび600lxでのガス分解率は26%、16%と、実施例に比べて小さい値しか得られなかった。このため、200lxでのガス分解性率は僅かであり、100lx以下ではガス分解性能を示さず、低照度では活性が低いことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
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 以上のように、各実施例による酸化タングステン粉末を具備する可視光応答型光触媒粉末は、居間の団らん時や洗面所のような200lx程度の低照度下でも高い光触媒性能を発揮し、また室内の壁、家具や家電製品等が置かれている場所のように50lx程度と著しく低い照度下においても光触媒性能を示すことが分かる。さらに、200~50lxで比較的高い光触媒性能を示す材料は、10lxというような僅かな光でも活性を示し、従来にはない特性を有するものである。当然のことながら、このような材料は6000lxという著しく高い照度のみならず、2500lx、1000lx、600lxの照度下においても優れた光触媒性能を示す。このことから、光がある環境であれば如何なる場所でも使用することが可能な可視光応答型光触媒を提供することができる。
 実施例84
実施例80で得られた酸化タングステン粉末に酸化銅(CuO)粉末を1質量%混合した。このようにして得た酸化タングステン粉末について、実施例78と同様にしてガス分解率を測定した。照度6000lx、2500lx、1000lx、600lx、200lx、100lx、50lxの照射下でのガス分解率は、それぞれ96%、90%、74%、60%、35%、18、13%と優れた値を示した。さらに、10lxという低照度の下でも3%のガス分解率を示し、光触媒性能を発揮することが確認された。
 実施例85
実施例80で作製した酸化タングステン粉末を5質量%、コロイダルシリカを0.05質量%添加して水系塗料を作製した。これをガラスに塗布して乾燥させることによって、光触媒被覆層を有するガラスを作製した。このようなガラスについて、粉末と同様にしてガス分解率を測定した。その結果、照度200lxの照射下でのガス分解率は11%と良好な値を示すことが確認された。
 さらに、上記した塗料を自動車の室内空間のガラスに塗布したところ、タバコの臭いが低減し、またガラスが汚れにくくなった。ちなみに、この塗料を塗布したガラスについて、親水性を評価したところ接触角が1°以下であり、超親水性を発現した。また、黄色ブドウ球菌、大腸菌やカビを用いて抗菌性の評価を行ったところ、いずれも優れた抗菌性を示すことが確認された。さらに、従来、カビが生えがちだった一般家庭の洗面所およびその周辺に上記した塗料を塗布したところ、照明が当たりにくい場所でもカビが生えにくくなることが確認された。
 実施例86、87
実施例80および実施例82で得られた酸化タングステン粉末に、それぞれPd粉末を15質量%混合した。このようにして得られた酸化タングステン複合材粉末について、実施例78と同様にしてガス分解率を測定した。照度50lxの照射下でのガス分解率はそれぞれ23%、6%の値を示し、粒径にかかわらずPd混合前よりと高い値を示した。しかし、粉末の色が黒いため、塗料を作製した場合には透明性がなくなった。
 実施例88
実施例80で得られた酸化タングステン粉末を塩化鉄水溶液に分散させた。この分散液を遠心分離し、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った。この後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥することによって、Feを1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は18%と高い値を示した。
 実施例89
実施例88と同様の方法で、塩化銅水溶液を用いてCuを0.3質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は17%と高い値を示した。
 実施例90
実施例88と同様の方法で、硝酸銀水溶液を用いてAgを0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。酸化タングステン複合材粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は15%と高い値を示した。
 実施例91~94
実施例88と同様の方法で、塩化パラジウム水溶液を用いてPdを2質量%、0.5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末をそれぞれ作製し、実施例91および実施例92の粉末を得た。さらに、実施例78および実施例82で得られた酸化タングステン粉末を使用する以外は実施例92と同様に酸化タングステン複合材粉末を作製し、実施例93および実施例94の粉末を得た。これら粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ17%、22%、20%、10%の値を示し、粒径にかかわらずPdを添加する前より高い値を示した。しかし、Pdの含有率が2質量%のものはPdが酸化タングステン粒子の回りに多すぎるためか、Pdを0.5質量%含有するものよりガス分解性能が低くなった。
 実施例95
実施例80で得られた酸化タングステン粉末を塩化白金酸水溶液に分散させ、可視光照射とメタノール投入を行い、光析出法による担持を行った。遠心分離を行い、上澄みの除去と水の追加による洗浄を2回行った後、上澄み除去後の粉末を110℃で12時間乾燥し、Ptを0.1質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は25%と高い値を示した。
 実施例96~98
実施例80で得られた酸化タングステン粉末に、酸化チタン粉末ST-01(商品名、石原産業社製)を70質量%、40質量%、10質量%の割合で混合し、実施例96、実施例97および実施例98の酸化タングステン複合材粉末を作製した。混合は乳鉢を用いて行った。これら粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ6%、15%、18%の値を示した。実施例96の酸化タングステン複合材粉末は酸化タングステンが少なすぎるために若干性能が落ちたが、それ以外は混合前より高い値を示した。
 実施例99、100 
実施例78および実施例82で得られた酸化タングステン粉末を用いる以外は、実施例97と同様の方法で酸化チタン粉末を10質量%混合し、実施例99および実施例100の粉末を作製した。これら粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ12%、9%の値を示し、酸化チタン粉末の混合前よりガス分解率が向上することが確認された。
 実施例101
実施例80で得られた酸化タングステン粉末を、酸化チタンゾルSTS-01(商品名、石原産業社製)に分散させた後、110℃で12時間乾燥させることによって、TiOを5質量%含有する酸化タングステン複合材粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は19%と高い値を示した。TiO粉末で混合した場合よりTiOが均一に分散したため、高い性能が得られたと考えられる。
 実施例102
実施例84と同様の方法で、実施例80で得られた酸化タングステン粉末にCuO粉末を20質量%混合した粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は8%を示した。しかし、CuOの含有量が多すぎるためか、1質量%の割合で混合した粉末より特性が低く、また粉末の色が黒いために、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例103
実施例80で得られた酸化タングステン粉末に酸化ジルコニウム(ZrO)粉末を0.5質量%混合した。この粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は14%と高い値を示した。
 実施例104
実施例80で得られた酸化タングステン粉末をアルミナゾルに分散させ、この分散液を110℃で12時間乾燥させて、Alを2質量%含有する粉末を作製した。この粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は12%であり、混合前と同等以上の特性を示した。
 実施例105~107
実施例80で得られた酸化タングステン粉末に炭化タングステン(WC)粉末を10質量%、2質量%、0.5質量%の割合で混合して、実施例105、実施例106および実施例107の粉末を作製した。これらの粉末のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率はそれぞれ7%、13%、15%の値を示した。実施例105はWCが多すぎたためか混合前より低い値となったが、実施例106および実施例107は混合前と同等以上の値を示した。しかし、WCの含有率が高いほど粉末の色が黒くなるため、塗料を作製した場合に透明性がなくなった。
 実施例108
実施例80で得られた酸化タングステン粉末と水を用いて、ビーズミルにて分散処理を行って、濃度が10%質量の水系分散液を作製した。これに塩化セリウム水溶液を混合し、CeとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥させて、実施例108の試料を得た。比較のため、塩化セリウムを混合する前の水分散液のみでも同様の試料を作製した。これら試料のガス分解率を実施例1と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は4%の値を示し、Ce添加前と同等の値であった。
 実施例109
実施例108で作製した試料を、さらに大気中にて350℃で1時間加熱処理を行った。この試料のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は7%であり、110℃で乾燥したのみの試料(実施例108)より高い値を示した。加熱温度を高くすることによって、余分な水分や塩化物等が減少したため、特性が向上したと考えられる。
 実施例110
実施例108と同様に、実施例80の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに硝酸ニッケル水溶液を混合して、NiとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して、実施例110の試料を得た。この試料のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は8%の値を示し、Ni添加前より高い値を示した。
 実施例111
実施例110と同様に、実施例80の粉末を用いた酸化タングステン10質量%の水系分散液を作製し、これに塩化マンガン水溶液を混合して、MnとWOとの質量比が1:999の溶液を作製した。この溶液をガラス板に塗布した後、110℃で0.5時間乾燥し、さらに大気中にて350℃で1時間加熱して試料を作製した。この試料のガス分解率を実施例78と同様にして測定した。その結果、照度50lxの可視光の照射下において、ガス分解率は7%であり、Mn添加前より高い値を示した。上記した各実施例の試料はいずれも高い親水性を示し、抗菌、抗カビ性を有していることが確認された。
 本発明の態様に係る可視光応答型光触媒粉末は、低照度の環境下でも実用的な光触媒性能を発揮する。従って、そのような可視光応答型光触媒粉末を適用することによって、照度が低い日常的な室内環境等において、可視光による実用的な光触媒性能を示す可視光応答型の光触媒材料、光触媒塗料、光触媒製品を提供することが可能となる。

Claims (65)

  1.  照度が200lx以上2500lx以下の範囲の可視光下において、有機ガス分解能力が照射光量に対して非線形な応答を示すことを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  2.  請求項1記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルタを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が20%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  3.  請求項2記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     波長が380nm以上のみの光で照度が1000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が15%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  4.  請求項2記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     波長が380nm以上のみの光で照度が600lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が10%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  5.  請求項1記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色LEDランプを使用し、波長が410nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が20%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  6.  請求項5記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     波長が410nm以上のみの光で照度が1000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が15%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  7.  請求項5記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     波長が410nm以上のみの光で照度が600lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が10%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  8.  請求項1記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  9.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は4.1m/g以上820m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  10.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は8.2m/g以上410m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  11.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は1nm以上200nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  12.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は2nm以上100nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  13.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  14.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末の色をL*a*b*表色系で表したとき、前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  15.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末はTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  16.  請求項15記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は前記金属元素を10質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  17.  請求項15記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は、単体、化合物、および酸化タングステンとの複合化合物から選ばれる少なくとも1種の形態で、前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  18.  請求項15記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は酸化物として前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  19.  請求項17記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は前記形態で酸化タングステンに混合または担持されていることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  20.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は酸化銅粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  21.  請求項8記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は炭化タングステン粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  22.  酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備する可視光応答型光触媒粉末であって、
     JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、任意の試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルタを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G1)に対して、前記照度が6000lxの可視光の照射時と同一試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に、波長が380nm以上のみの光で照度が2500lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G2)の比(G2/G1)が74%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  23.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末であって、
     前記任意の試料量の可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G1)に対して、前記照度が6000lxの可視光の照射時と同一試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度が1000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G3)の比(G3/G1)が50%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  24.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末であって、
     前記任意の試料量の可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度が6000lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G1)に対して、前記照度が6000lxの可視光の照射時と同一試料量の前記可視光応答型光触媒粉末に波長が380nm以上のみの光で照度が600lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率(G4)の比(G4/G1)が37%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  25.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は4.1m/g以上820m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  26.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は8.2m/g以上410m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  27.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は1nm以上200nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  28.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は2nm以上100nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  29.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  30.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末の色をL*a*b*表色系で表したとき、前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  31.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末はTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  32.  請求項31記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は前記金属元素を10質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  33.  請求項31記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は、単体、化合物、および酸化タングステンとの複合化合物から選ばれる少なくとも1種の形態で、前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  34.  請求項31記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は酸化物として前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  35.  請求項33記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記遷移金属元素は前記形態で酸化タングステンに混合または担持されていることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  36.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は酸化銅粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  37.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は炭化タングステン粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  38.  酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末を具備する可視光応答型光触媒粉末であって、
     JIS-R-1701-1(2004)の窒素酸化物の除去性能(分解能力)評価に準じる流通式装置に0.2gの試料を入れた状態で、初期濃度10ppmのアセトアルデヒドガスを140mL/minで流して測定したガス濃度において、光照射前のガス濃度をA、光照射から15分以上経過し、かつ安定したときのガス濃度をBとし、前記ガス濃度Aと前記ガス濃度Bから[式:(A-B)/A×100]に基づいて算出した値をガス分解率(%)としたとき、白色蛍光灯を使用し、紫外線カットフィルを用い、波長が380nm以上のみの光で照度が200lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が5%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  39.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末であって、
     波長が380nm以上のみの光で照度が100lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が2%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  40.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末であって、
     波長が380nm以上のみの光で照度が50lxの可視光を照射した際の前記ガス分解率が1%以上であることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  41.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は4.1m/g以上820m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  42.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は8.2m/g以上410m/g以下の範囲のBET比表面積を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  43.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は1nm以上200nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  44.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末は2nm以上100nm以下の範囲の平均粒径(D50)を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  45.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末を構成する酸化タングステンは、三酸化タングステンの単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種の結晶構造、あるいは前記単斜晶および三斜晶から選ばれる少なくとも1種に斜方晶が混入した結晶構造を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  46.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末の色をL*a*b*表色系で表したとき、前記酸化タングステン粉末または前記酸化タングステン複合材粉末はa*が-5以下、b*が5以上、L*が70以上の色を有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  47.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末はTi、Fe、Cu、Zr、Ag、Pt、Pd、Mn、AlおよびCeから選ばれる少なくとも1種の金属元素を50質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  48.  請求項47記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は前記金属元素を10質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  49.  請求項47記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は、単体、化合物、および酸化タングステンとの複合化合物から選ばれる少なくとも1種の形態で、前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  50.  請求項47記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は酸化物として前記酸化タングステン複合材粉末中に存在することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  51.  請求項49記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記金属元素は前記形態で酸化タングステン粉末に混合または担持されていることを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  52.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は酸化銅粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  53.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末において、
     前記酸化タングステン複合材粉末は炭化タングステン粉末を1質量%以上5質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒粉末。
  54.  請求項1記載の可視光応答型光触媒粉末を1質量%以上100質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒材料。
  55.  請求項54記載の可視光応答型光触媒材料を0.1質量%以上90質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒塗料。
  56.  請求項54記載の可視光応答型光触媒材料を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
  57.  請求項55記載の可視光応答型光触媒塗料の塗布層を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
  58.  請求項22記載の可視光応答型光触媒粉末を1質量%以上100質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒材料。
  59.  請求項58記載の可視光応答型光触媒材料を0.1質量%以上90質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒塗料。
  60.  請求項58記載の可視光応答型光触媒材料を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
  61.  請求項59記載の可視光応答型光触媒塗料の塗布層を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
  62.  請求項38記載の可視光応答型光触媒粉末を1質量%以上100質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒材料。
  63.  請求項62記載の可視光応答型光触媒材料を0.1質量%以上90質量%以下の範囲で含有することを特徴とする可視光応答型光触媒塗料。
  64.  請求項62記載の可視光応答型光触媒材料を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
  65.  請求項63記載の可視光応答型光触媒塗料の塗布層を具備することを特徴とする可視光応答型光触媒製品。
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