(57)【要約】      （修正有）【課題】大気中のオゾン濃度を効率的に低減することができるオゾン浄化道路構造物を提供する。【解決手段】オゾン浄化道路構造物は、ガス透過性の道路構造体と、前記道路構造体に担持されたオゾン分解触媒とを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス透過性の道路構造体と、
前記道路構造体に担持されたオゾン分解触媒と、を備えることを特徴とするオゾン浄化道路構造物。
【請求項２】
前記オゾン分解触媒は、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ及びＯｓからなる群から選択される少なくとも１種の金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される１種である第一の触媒成分と、
前記第一の触媒成分との標準電極電位の差が０．３Ｖ以上貴である金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも１種であり、前記第一の触媒成分に担持された第二の触媒成分と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のオゾン浄化道路構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン浄化道路構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大都市域を中心として自動車の排ガスによる大気汚染が深刻な問題となっている。特に、排気ガスに含まれるＮＯｘは、人体に悪影響を与えるとともに、紫外線により光化学反応を起こして、オゾンを主成分とする光化学オキシダントを生成する。オゾンは、物質の酸化劣化を引き起こすだけでなく、人体に対しても悪影響を及ぼすものである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、透水性の舗装体と該舗装体の表面に被着した酸化チタンからなる受光層とで構成された光反応舗装層と、該光反応舗装層の舗装体の下部に形成された脱窒細菌を含む土壌層とによりなる窒素酸化物除去舗装構造体が開示されている。特許文献１の窒素酸化物除去舗装構造体によれば、光反応により大気中のＮＯｘを生硝酸イオンとして除去し、硝酸イオンを脱窒細菌により分解して無害化することができる。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、ＮＯｘを除去する光触媒が外表面に塗布された舗装用ブロックにおいて、ゼオライトを混入させた舗装用ブロックが開示されている。特許文献２の舗装用ブロックによれば、太陽光が十分に供給されなくても、高いＮＯｘ除去性能を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７２９０５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２２０７号公報
【特許文献３】特開２００８−２４８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２では、オゾンを除去することはできない。したがって、除去しきれなかった大気中のＮＯｘは、光化学反応を起こしてオゾンを生成するため、大気中のオゾン濃度が増加してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、大気中のオゾン濃度を効率的に低減することができるオゾン浄化道路構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態のオゾン浄化道路構造物は、ガス透過性の道路構造体と、前記道路構造体に担持されたオゾン分解触媒と、を備える。
【０００９】
また、本実施形態のオゾン浄化道路構造物において、前記オゾン分解触媒は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ及びＯｓからなる群から選択される少なくとも１種の金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される１種である第一の触媒成分と、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差が０．３Ｖ以上貴である金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも１種であり、前記第一の触媒成分に担持された第二の触媒成分と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大気中のオゾン濃度を効率的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】舗装用ブロックや舗装等の舗装体の一例を示す断面図である。
【図２】グレーチングの一例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の道路構造物におけるオゾン分解メカニズムの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
本実施形態の道路構造物は、ガス透過性の道路構造体と、道路構造体に担持されたオゾン分解触媒とを備える。
【００１４】
道路構造体は、歩道、車道、駐車場、公園等の道路において、透水性の路床、路盤、フィルター層（例えば砂）等の上に敷設されるコンクリートブロック等の舗装用ブロックや一体的に敷設されるアスファルトやコンクリート等の舗装等の舗装体の他、道路に設けられる排水溝（Ｕ字型側溝等）の蓋として用いられるグレーチング等を含む。
【００１５】
図１は、舗装用ブロックや舗装等の舗装体の一例を示す断面図である。図１に示す舗装体１０は、砂等のフィルター層１２上の路盤１４上に敷設されている。舗装体１０は、骨材１６同士がセメントなどのバインダー１８を介して接合されることにより構成されている。
【００１６】
骨材１６と骨材１６との間には多数の空隙（不図示）が形成されている。この空隙により舗装体１０のガス透過性が確保される。骨材１６としては、最大粒子径が、例えば、２．５ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、特に１３ｍｍ以上であることがより好ましい。最大粒子径が２．５ｍｍ以上の骨材は、所謂粗骨材と言われるものであり、このような粗骨材により舗装体１０が形成されることで、舗装体１０のガス透過性を向上させることができる。
【００１７】
骨材１６としては、粗骨材の他に、粒子径が２．５ｍｍ未満の骨材（所謂細骨材）を含んでいてもよい。但し、舗装体１０のガス透過性を十分に確保するために、細骨材の含有量は、骨材全体の１５％以下にすることが望ましい。骨材１６として、例えば、砕石、玉砕石、川砂利等が用いられる。
【００１８】
骨材１６を接合させるバインダー１８としては、アスファルトが一般的に用いられる。バインダー１８の使用量は、全体の３質量部以上８質量部以下であることが好ましく、４質量部以上６質量部以下であることがより好ましい。バインダー１８の使用量を上記範囲とすることで、骨材１６間に広い空隙が形成され、舗装体１０のガス透過性を十分に確保することができる。その他のバインダー１８としては、例えば、白色ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、エコセメント等を用いることができる。
【００１９】
舗装体１０は、空気流速０．５〜１ｍ／ｓにおいて、圧力損失が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、５００Ｐａ以下であることがより好ましい。圧力損失が１０００Ｐａを超えると、舗装体１０に担持されたオゾン分解触媒とオゾンとの接触率が低下するため、上記範囲を満たす場合と比較して、オゾンの分解率が低下する場合がある。
【００２０】
図２は、グレーチングの一例を示す斜視図である。グレーチング２０は、例えば、道路上を流れる水を集めて排出する排水溝に嵌め込まれる蓋である。グレーチング２０は、例えば金属製であり、上下方向に連通する格子孔２２を有する。グレーチング２０に設けられた格子孔２２により、グレーチングの透水性及びガス透過性が確保される。なお、グレーチング２０上に流れた水は、格子孔２２を通過して、排水溝に流される。
【００２１】
オゾン分解触媒は、道路構造体に担持されている。具体的には、舗装体を構成する骨材の表面、舗装体の表面、又はグレーチングの表面等に担持されている。
【００２２】
オゾン分解触媒としては、オゾンを分解することができるものであれば特に限定されないが、オゾンの分解率が高い等の点で、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ及びＯｓからなる群から選択される少なくとも１種の金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される１種である第一の触媒成分と、前記第一の触媒成分との標準電極電位の差が０．３Ｖ以上貴である金属、該金属の合金並びに該金属と他の金属との合金からなる群から選択される少なくとも１種であり、前記第一の触媒成分に担持された第二の触媒成分と、を備える触媒が好ましい。なお、その他のオゾン分解触媒としては、例えば、活性炭や酸化マンガン等が挙げられる。
【００２３】
第一の触媒成分を構成する金属（以下、第一の金属という）は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ及びＯｓからなる群から選択される少なくとも１種の金属であり、好ましくは、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の金属である。
【００２４】
第一の金属は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。２種以上の第一の金属を組み合わせる場合、第一の金属２種以上の合金を形成してもよいし、第一の金属からなる膜を積層した多層膜を形成してもよい。また、第一の金属は他の金属と組み合わせて使用してもよい。この場合、第一の金属と他の金属との合金を形成してもよいし、第一の金属からなる膜と他の金属からなる膜を積層した多層膜を形成してもよい。他の金属としては、例えば、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｗ、Ｍｏ等が挙げられる。
【００２５】
第二の触媒成分を構成する金属（以下、第二の金属）は、第一の触媒成分との標準電極電位の差が０．３Ｖ以上、好ましくは０．４Ｖ以上貴である金属である。具体的には、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ及びＯｓ等が挙げられ、中でも、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等が好ましい。オゾン分解触媒においては、第一の触媒成分との標準電極電位の差を満たすように、例えば、上記例示した第二の金属からなる群から少なくとも１種の金属を選択することが望ましい。また、第二の金属は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて合金として使用してもよい。また、第二の金属は他の金属と組み合わせて合金として使用してもよい。他の金属としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｗ、Ｍｏ等が挙げられ、中でも、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｓｎ等が好ましい。
【００２６】
図３は、本実施形態の道路構造物におけるオゾン分解メカニズムの一例を示す断面図である。例えば、フィルター層や路盤等から構成される基層１５上に敷設された道路構造物１上を車両が通過すると、当該車両のタイヤの回転により生じる気流によって、大気中のオゾン（Ｏ３）が、道路構造物１を構成する道路構造体（舗装体１０やグレーチング２０）内部に取り込まれる。そして、オゾンは、道路構造体（舗装体１０やグレーチング２０）に担持されたオゾン分解触媒により分解される。オゾン分解により浄化された気体（Ｏ２）は、道路構造体（舗装体１０やグレーチング２０）から大気中に放出される。ガス透過性を有する道路構造体は、内部にオゾンを取り込み易いため、オゾン分解触媒とオゾンとの接触率が向上し、オゾンを効率的に分解することができる。なお、上記では、車両を例にしたが、人の通行により生じる気流等によっても同様に、オゾンの浄化が可能である。また、道路構造物のガス透過性により、排水性の向上や車両通過時の騒音低下等の効果も図られる。
【００２７】
また、第一の触媒成分と、第一の触媒成分に担持された第二の触媒成分とを備えるオゾン分解触媒によるオゾン分解のメカニズムとしては、以下のことが考えられる。オゾン分解触媒の表面には、大気中の水分が付着して水膜が形成される。このとき、第二の触媒成分の近傍では、この水膜を介して局部電池が形成され、第一の触媒成分が溶解して金属イオンと電子が生成される。そして、第二の触媒成分は第一の触媒成分より標準電極電位が高いため、生成した電子は第二の触媒成分中に移動する。第二の触媒成分中に移動した電子は、第二の触媒成分の表面でオゾンの還元反応（分解反応）に利用される。このオゾンの分解反応においてはオゾンと水が反応して酸素と水酸化物イオンが生成されるが、この水酸化物イオンは、上記溶解した金属イオンと反応して金属水酸化物が生成される。そして、このようなメカニズムにおいては、第一の触媒成分が溶解して生成した電子がオゾンの還元反応を促進するため、高いオゾン分解除去性能を示すと推察される。
【００２８】
道路構造体にオゾン分解触媒を担持する方法は、例えば、触媒活性、密着性、オゾン分解性能の耐久性等の点で、電気めっき法、無電解めっき法が好ましく、中でも無電解めっき法が好ましい。担持方法は、上記に限定されるものではなく、例えば、物理蒸着法、化学蒸着法等の従来公知の担持法でもよい。
【００２９】
以下に、無電解めっき法により、道路構造体にオゾン分解触媒を担持する方法の一例を説明する。例示するオゾン分解触媒は、第一の触媒成分と、第一の触媒成分に担持された第二の触媒成分とを備えるオゾン分解触媒である。
【００３０】
（第一の工程）
この工程は、道路構造体に、第一の触媒成分を無電解めっきにより担持する工程である。担持方法としては、第一の金属の塩（以下、第一の金属塩という）と還元剤と、必要に応じて他の金属の塩とを含有する第一のめっき溶液に、道路構造体を浸漬し、必要に応じて洗浄および乾燥する方法が挙げられる。これにより、道路構造体に、第一の触媒成分が担持される。道路構造体が舗装体の場合には、舗装体を形成する前の骨材をめっき溶液に浸漬し、骨材に第一の触媒成分を担持してもよい。また、第一の工程前に、道路構造体（又は骨材）の表面に、貴金属コロイド粒子を付着させて活性化したり、亜鉛で置換したり、ベーマイト処理やアルマイト処理を施したりしてもよい。
【００３１】
第一のめっき溶液に用いられる溶媒としては、第一の金属塩を溶解するものであれば特に限定されず、例えば、水、メタノール、エタノール、アセトン等が挙げられる。第一の金属塩の種類は特に限定されず、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物等が挙げられる。また、還元剤も特に限定されず、例えば、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化合物、次亜リン酸化合物等のリン化合物、硫化ナトリウム等のイオウ化合物、水和ヒドラジン等のヒドラジン誘導体、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類といった従来公知の還元剤を使用することができる。
【００３２】
第一のめっき溶液中の第一の金属塩の濃度は、例えば、５〜１５０ｇ／Ｌであることが好ましく、還元剤の濃度は、例えば、１〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。また、この第一のめっき溶液には、必要に応じてｐＨ調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進剤、安定剤、改良剤などの各種添加剤をさらに配合することも可能である。これらの添加剤の配合量は特に制限されないが、一般的に５０ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００３３】
第一の工程における無電解めっき処理の条件としては、浸漬温度が２０〜９０℃であることが好ましい。また、浸漬時間は５分間〜６時間が好ましく、１０分間〜３時間がより好ましく、１５分間〜６０分間が特に好ましい。
【００３４】
このようにして担持された第一の触媒成分の量は、道路構造体（又は骨材）１Ｌ当たり０．１〜５０ｇであることが好ましい。第一の触媒成分の担持量が上記下限未満になると第一の触媒成分の効果が十分に発揮されない、すなわち、オゾン分解除去性能が低くなる傾向にあり、また、第二の触媒成分が脱離しやすくなる傾向にある。他方、前記上限を超えると第一の触媒成分が粒成長してオゾン分解除去性能が低下する傾向にある。
【００３５】
（第二の工程）
この工程は、第一の触媒成分に、第二の触媒成分を無電解めっきにより担持させる工程である。担持方法としては、第二の金属の塩（以下、「第二の金属塩」という。）と、必要に応じて他の金属の塩とを含有する第二のめっき溶液に、第一の触媒成分を担持した道路構造体（又は骨材）を浸漬し、必要に応じて洗浄および乾燥する方法が挙げられる。これにより、第一の触媒成分に第二の触媒成分が担持されたオゾン分解触媒が得られる。
【００３６】
第二のめっき溶液に用いられる溶媒としては、第二の金属塩を溶解するものであれば特に限定されず、水、メタノール、エタノール、アセトン等が挙げられる。さらに、これらの第二のめっき溶液に酸を添加することによって置換めっきを促進したり、第一の触媒成分の表面をエッチングして表面積を増大させたりしてもよい。
【００３７】
第二の金属塩の種類は特に限定されず、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物等が挙げられる。このような第二の金属塩の濃度としては０．１〜１０ｇ／Ｌが好ましい。また、この第二のめっき溶液には、必要に応じてｐＨ調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進剤、安定剤、改良剤などの各種添加剤をさらに配合することも可能である。これらの添加剤の配合量は特に制限されないが、一般的に５０ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。なお、この第二の工程においては、第一の触媒成分と第二の触媒成分の電位差を利用して無電解めっき（置換めっき）が行われるため、第二のめっき溶液には還元剤が添加されなくてもよい。
【００３８】
第二の工程における無電解めっき処理の条件は特に制限されないが、浸漬温度の下限としては室温以上が好ましい。また、浸漬温度の上限としては溶媒の常圧沸点未満（水の場合は１００℃未満）が好ましく、溶媒の常圧沸点より５℃低い温度以下（水の場合は９５℃以下）がより好ましい。また、浸漬時間としては５分間〜６時間が好ましく、１０分間〜３時間がより好ましく、１５分間〜６０分間が特に好ましい。
【００３９】
このようにして担持された第二の触媒成分の量は道路構造体（又は骨材）１Ｌ当たり０．０５〜５ｇであることが好ましい。第二の触媒成分の担持量が上記下限未満になると第二の触媒成分の効果が十分に発揮されない、すなわち、オゾン分解除去性能が低くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると第一の触媒成分の表面が全て第二の触媒成分で被覆されるため、局部電池が形成されにくく、オゾン分解除去性能が低下する傾向にある。
【００４０】
このように、無電解めっきにより第一の触媒成分を道路構造体に担持し、第二の触媒成分を第一の触媒成分に担持することで、第一の触媒成分及び第二の触媒成分の密着性を向上させることができ、ひいては、触媒の剥離が抑えられることにより、オゾン分解性能が長期に渡り維持される（オゾン分解性能の耐久性向上）。また、無電解めっき法では、無機系または有機系バインダーを用いないため、耐水性に優れたオゾン分解触媒を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  道路構造物、１０  舗装体、１２  フィルター層、１４  路盤、１５  基層、１６  骨材、１８  バインダー、２０  グレーチング、２２  格子孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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