(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムとをペースト状になるように加水し、しかる後に焼成したことを特徴とする炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法。
【請求項２】
金属イオンの存在下において光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムとをペースト状になるように加水し、しかる後に焼成したことを特徴とする炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法。
【請求項３】
前記金属イオンは、前記炭酸カルシウムに金属イオンを配合した金属イオン修飾炭酸カルシウムを予め調製しておき、これを光触媒機能を有する基材に配合することを特徴とする請求項２記載の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法。
【請求項４】
前記炭酸カルシウムは、天然物由来の炭酸カルシウムとその他の炭酸カルシウムの配合物からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法で製造された炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物。
【請求項５】
前記金属イオンは、Ｆｅからなる金属イオンを含有することを特徴とする請求項２または３に記載の方法で製造された炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存の高度な技術や高価な材料を用いず、より簡易な方法、かつ安価な材料を活用して光触媒効果を高め、食品、飼料、化粧品または医薬部外品の成分あるいはコーティング剤の成分として配合可能である炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法、および炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光触媒は種々の用途に使用されてきており、特にアパタイトで被覆した光触媒機能を有する素材を環境浄化化粧料素材として用いることが特開２００７−１６９１６４号公報（特許文献１参照）において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６９１６４号公報
【特許文献２】特開平１０−１４６５３１号公報
【特許文献３】特開平０９−２６２４８２号公報
【特許文献４】特開平１１−２５５５１４号公報
【特許文献５】特開平１１−１７９２１１号公報
【特許文献６】特開２００１−３０２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二酸化チタンは光半導体であり、エネルギーギャップに相当するエネルギーを紫外線から吸収して価電子帯の電子が励起される。それらが表面で外部物質と反応を起こすことが光触媒のメカニズムとされている。しかし、二酸化チタン内に励起された電子と正孔は、外部物質と反応する前に再結合して消滅する場合があるため、これが光触媒効率を制限している。
【０００５】
その再結合を比較的起こりにくくし、二酸化チタンが光触媒として効率よく働くようにするために、各種の工夫が考案され、文献等に紹介され、また特許出願されている。
例えば、特開平１０−１４６５３１号公報（特許文献２参照）には、白金、パラジウム、銀等の金属を二酸化チタン上に担持し、二酸化チタン表面に正孔を、金属表面に電子をそれぞれ分離させる方法が開示されている。しかし、効果を発現できるようにするためには、担持金属の粒径を量子サイズまで小さくすることが要求されている。そのために、有機金属錯体を用いて、金属を単離し、そのコロイド溶液を二酸化チタン微粒子に付着させ、乾燥、焼成し、ナノスケールにまで極小化した金属微粒子を二酸化チタン微粒子に高密度に担持する等の技術が用いられている。
【０００６】
Ni（ニッケル）,Pt（白金）,Ru（ルテニウム）等のドーパントを光触媒中に添加したり、金属イオンのドーピングを行なって光触媒を付加する技術として、例えば、特開平０９−２６２４８２号公報（特許文献３参照）には金属イオンを高エネルギーに加速して、二酸化チタンに照射して、この金属イオンを二酸化チタンに導入する方法が開示されている。また、特開平１１−２５５５１４号公報（特許文献４参照）には、フルオロチタン化合物と金属化合物を含有する水溶液を用いて金属イオンがドープされた二酸化チタンを析出させる製造方法が開示されている。
【０００７】
さらに、二酸化チタンに異種材料を複合させる方法も提案されている。異種材料としては、チタン以外の金属酸化物や窒化物、パラジウムや銀の化合物等が用いられている。例えば、特開平１１−１７９２１１号公報（特許文献５参照）には二酸化チタンとジルコニウム化合物を大気雰囲気中で焼成した光触媒材料が開示されている。また、特開２００１−３０２２２０号公報（特許文献６参照）には、アパタイトの優れた吸着特性を利用して、アパタイト結晶中にイオン交換によって金属修飾アパタイトを形成する方法が開示されている。
【０００８】
しかし、こうした高度の技術や高価な材料を用いないで、高効率の光触媒が製造できれば光触媒の利用はさらに拡大する。こうした背景を鑑みて、本発明に至った。
【０００９】
そこで、基材への加工時にその材料を調整し、化石サンゴ等の天然素材を含む炭酸カルシウムを配合させ、または化石サンゴ等の天然素材を含む炭酸カルシウムと金属イオンを簡易な方法で融合させ、触媒反応を促進させ得る光触媒材料とその製造方法の提供を目的として開発したのがこの発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法、および炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわちこの発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法は、光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムとをペースト状になるように加水し、しかる後に焼成したことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法は、炭酸カルシウムに金属イオンを配合した金属イオン修飾炭酸カルシウムと光触媒機能を有する基材とをペースト状になるように加水し、しかる後に焼成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記炭酸カルシウムは、天然物質である化石サンゴ等とその他の炭酸カルシウムの配合物からなり、結果的にその天然物質である化石サンゴ等の多孔質部位での吸着特性や、天然物質が溶出するカルシウムイオンや金属イオンを反応の要素・材料とすることを特徴とするものである。
前記化石サンゴは、石灰質の堅い骨格を持ったサンゴの群体の骨格が永い年月の間に風化し、波の作用で浸食され塊または粒状になって海底に沈積・地層化し、多孔質による吸着特性やカルシウムを主とした多くのミネラルを含有する特徴があり、沖縄本島を含む南西諸島、特に与那国島において採取されるものが好適に利用可能である。
またその他の炭酸カルシウムは、粉砕した石灰岩や貝化石、貝殻、カキがら等を粒度分級したものを好適に利用することができる。
【００１３】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなることをも特徴とするものである。
【００１４】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムおよび金属イオンの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、金属イオン０．０１〜１０重量％、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなることをも特徴とするものである。
【００１５】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記金属イオンは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Agから選ばれる少なくとも１つの金属イオンを含有することを特徴とするものである。この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記光触媒機能を有する基材と炭酸カルシウムおよび金属イオンの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、金属イオン０．０１〜１０重量％、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなることをも特徴とするものである。
【００１６】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）に配合する天然物質である化石サンゴ等の炭酸カルシウムがその吸着特性により光触媒機能を有する基材（金属酸化物）を吸着することで、アパタイト等で被覆する既存の方法によらず、安価に光触媒機能を有する基材（金属酸化物）を被覆する方法となり、前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）を有機物へ混合、コーティングするなどして応用する際、その光触媒機能を制御できることをも特徴とするものである。
【００１７】
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物は、食品・飼料・化粧品・医薬部外品の成分あるいはコーティング剤の成分として配合可能であることをも特徴とするものである。
【００１８】
前記光触媒機能を有する基材としては金属酸化物、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム、シリカ、黒曜石の何れか一つまたは複数を主成分とすることができる。
もちろん、その中でも二酸化チタンが光触媒機能の面とコスト面とを勘案すると、最も望ましいものであり、アナタース型結晶構造の二酸化チタンが一般的な光触媒の基材であることは周知の通りである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明では、アナタース型結晶構造をもつ二酸化チタンのみならず、化粧品や食品添加物の原料としても良く使われる光活性の比較的弱いルチル型結晶構造の二酸化チタンの活性度を向上させることが判明した。
【００２０】
前記基材からなる光触媒は、光が照射された際の酸化還元作用により、上記の化石サンゴが吸着した汚れや臭い、細菌等を分解除去する作用を有する。例えば窒素酸化物や過酸化脂質、アンモニアやアルデヒド類、大腸菌等の細菌やウィルスを化石サンゴが吸着した後、光触媒の酸化還元作用によりこれらの有害物質を分解除去する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例１における炭酸カルシウムの添加効果を示すグラフである。
【図２】本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例２における炭酸カルシウムの添加効果を示すグラフである。
【図３】本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例３における金属イオン配合炭酸カルシウムの添加効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の実施の形態を、実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明において、光触媒機能を有する基材（金属酸化物）と炭酸カルシウムの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなる。
本実施例における配合例は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ５重量％、炭酸カルシウム５重量％からなり、残部が前記光触媒機能を有する素材（金属酸化物）からなる。
【００２４】
まず光触媒機能を有する素材（金属酸化物）と炭酸カルシウムを適量配合する。
前記化石サンゴは、石灰質の堅い骨格を持ったサンゴの群体の骨格が永い年月の間に風化し、波の作用で浸食され塊または粒状になって海底に沈積・地層化し、多孔質による吸着特性やカルシウムを主とした多くのミネラルを含有する特徴があり、沖縄本島を含む南西諸島、特に与那国島において採取されるものが好適に利用可能である。
【００２５】
＜本発明の組成物の製造法＞
本実施例では、結晶形がルチル型の二酸化チタン粉体（光触媒機能を有する基材）８９重量部と炭酸カルシウムの粉体（化石サンゴ：炭酸カルシウム＝１：１）１０重量部とをペースト状になるよう加水し、しかる後に焼成して炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物を得た。
【００２６】
図1は本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例1における炭酸カルシウムの添加効果を示すメチレンブルー分解比較グラフである。
図1により、炭酸カルシウムを含有させることにより短時間に光触媒反応を促進させ得る光触媒材料が得られていることがわかる。
【００２７】
本例では、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ物質等の吸着効果は、処理液に含まれる化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの配合量を変えることによって制御することができる。化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの濃度が低い場合には、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ等の吸着効果が低下する傾向にある。
また、この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記炭酸カルシウムは以上のように、化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムとその他の炭酸カルシウムを任意の配合割合で二酸化チタンに配合することができる。
【実施例２】
【００２８】
本発明において、光触媒機能を有する基材（金属酸化物）と炭酸カルシウムの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなる。
本実施例における配合例は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ0.1重量％、残部が前記光触媒機能を有する素材（金属酸化物）からなる。
【００２９】
まず光触媒機能を有する素材（金属酸化物）と炭酸カルシウムを適量配合する。
前記化石サンゴは、石灰質の堅い骨格を持ったサンゴの群体の骨格が永い年月の間に風化し、波の作用で浸食され塊または粒状になって海底に沈積・地層化し、多孔質による吸着特性やカルシウムを主とした多くのミネラルを含有する特徴があり、沖縄本島を含む南西諸島、特に与那国島において採取されるものが好適に利用可能である。
【００３０】
＜本発明の組成物の製造法＞
本実施例では、結晶形がアナターゼ型の二酸化チタン粉体（光触媒機能を有する基材）９９重量部と炭酸カルシウム（化石サンゴ）の粉体０．１重量部とをペースト状になるよう加水し、しかる後に焼成して炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物を得た。
【００３１】
図２は本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例２における炭酸カルシウムの添加効果を示すメチレンブルー分解比較グラフである。
図２により、炭酸カルシウムを含有させることにより短時間に光触媒反応を促進させ得る光触媒材料が得られていることがわかる。
【００３２】
本例でも、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ物質等の吸着効果は、処理液に含まれる化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの配合量を変えることによって制御することができる。化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの濃度が低い場合には、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ等の吸着効果が低下する傾向にある。
また、この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記炭酸カルシウムは以上のように、化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムとその他の炭酸カルシウムを任意の配合割合で二酸化チタンに配合することができる。
【実施例３】
【００３３】
本発明において、光触媒機能を有する基材（金属酸化物）と炭酸カルシウムおよび金属イオンの配合量は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ単独または炭酸カルシウム単独、もしくはそれらの混合物からなり、金属イオン０．０１〜１０重量％、残部が前記光触媒機能を有する基材（金属酸化物）からなる。
本実施例における配合例は、前記炭酸カルシウムが化石サンゴ５重量％、炭酸カルシウム５重量％からなり、金属イオン０．１重量％、残部が前記光触媒機能を有する素材（金属酸化物）からなる。
なお、本発明において使用する金属イオンの価数は、他の配合物との関係を見ながら適宜決定することができる。
【００３４】
まず光触媒機能を有する素材（金属酸化物）と炭酸カルシウムと金属イオンとを適量配合する。
前記化石サンゴは、石灰質の堅い骨格を持ったサンゴの群体の骨格が永い年月の間に風化し、波の作用で浸食され塊または粒状になって海底に沈積・地層化し、多孔質による吸着特性やカルシウムを主とした多くのミネラルを含有する特徴があり、沖縄本島を含む南西諸島、特に与那国島において採取されるものが好適に利用可能である。
【００３５】
＜本発明の組成物の製造法＞
本実施例では、結晶形がルチル型の二酸化チタン粉体（光触媒機能を有する基材）８９重量部と炭酸カルシウムの粉体（化石サンゴ：炭酸カルシウム＝１：１）１０重量部とをペースト状になるよう加水し、その後鉄イオン溶液を０．１〜数％、添加しておく。しかる後に焼成して金属イオン配合炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物を得た。
【００３６】
図３は本発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の、実施例３における金属イオン配合炭酸カルシウムの添加効果を示すメチレンブルー分解比較グラフである。
図３により、金属イオン配合炭酸カルシウムを含有させることにより短時間に光触媒反応を促進させ得る光触媒材料が得られていることがわかる。
【００３７】
ここで用いられる鉄イオン溶液は、例えば、以下の組成を有する。
鉄イオン溶液＝１０〜１０００ｍＭの塩化鉄溶液
【００３８】
本例でも、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ物質等の吸着効果は、処理液に含まれる化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの配合量を変えることによって制御することができる。化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの濃度が低い場合には、光触媒効果を有する基材である金属酸化物の汚れ等の吸着効果が低下する傾向にある。
この発明の炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物において、前記金属イオンは以上のように、化石サンゴ等の天然物由来の炭酸カルシウムとその他の炭酸カルシウムを任意で配合する炭酸カルシウムに、金属イオンを０．１〜数％配合して金属イオン修飾炭酸カルシウムを調製した上で二酸化チタンに配合することができる。
【００３９】
以上のようにして得た炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物は、化粧料基材や食品添加物、医薬部外品あるいはコーティング剤としてすでに利用されている酸化チタンに代替することで、機能性を向上させた環境浄化材としても利用することができる。
【要約】
【課題】既存の高度の技術や高価な材料を用いないで、高効率の光触媒を製造する。
【解決手段】光触媒機能を有する基材と化石サンゴ等の天然由来の炭酸カルシウムを含むその他の炭酸カルシウムとを配合することを特徴とする炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法、および金属イオンの存在下において光触媒機能を有する基材と化石サンゴ等の天然由来の炭酸カルシウムを含むその他の炭酸カルシウムとを配合することを特徴とする炭酸カルシウム含有光触媒性複合組成物の製造方法。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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