(57)【要約】  本発明の目的は、光触媒粒子の凝集を効果的に抑制でき、良好な光触媒機能を長期にわたり維持し得る光触媒構造体を提供することにある。ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、を備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることを特徴とする光触媒構造体。
2018221702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、
前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、
を備え、
前記担体が、互いに連通する通路を有し、
前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることを特徴とする光触媒構造体。
【請求項２】
前記通路は、拡径部を有し、かつ
前記光触媒物質が、少なくとも前記拡径部に存在していることを特徴とする、請求項１に記載の光触媒構造体。
【請求項３】
前記拡径部は、前記一次元孔、前記二次元孔及び前記三次元孔のうちのいずれかを構成する複数の孔同士を連通している、請求項２に記載の光触媒構造体。
【請求項４】
前記金属酸化物微粒子がチタンまたはそれら含む合金酸化物を含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項５】
前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、前記通路の平均内径よりも大きく、かつ前記拡径部の内径以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項６】
前記金属酸化物微粒子の金属元素（Ｍ）が、前記触媒構造体に対して０．５〜２．５質量％で含有されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素化脱硫用触媒構造体。
【請求項７】
前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、０．１ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項８】
前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、０．４５ｎｍ〜１４．０ｎｍであることを特徴とする、請求項７に記載の水素化脱硫用触媒構造体。
【請求項９】
前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、０．０６〜５００であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項１０】
前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、０．１〜４５であることを特徴とする、請求項９に記載の光触媒構造体。
【請求項１１】
前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、１．７〜４．５であることを特徴とする、請求項１０に記載の光触媒構造体。
【請求項１２】
前記通路は、前記ゼオライト型化合物の骨格構造によって画定される一次元孔、二次元孔及び三次元孔のうちのいずれかと、前記一次元孔、前記二次元孔及び前記三次元孔のうちのいずれとも異なる拡径部を有し、
前記通路の平均内径は、０．１ｎｍ〜１．５ｎｍであり、
前記拡径部の内径は、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項１３】
前記担体の外表面に保持された少なくとも１つの他の光触媒物質を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項１４】
前記担体に内在する前記少なくとも１つの光触媒物質の含有量が、前記担体の外表面に保持された前記少なくとも１つの他の光触媒物質の含有量よりも多いことを特徴とする、請求項１３に記載の光触媒構造体。
【請求項１５】
前記ゼオライト型化合物は、ケイ酸塩化合物であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項１６】
分散媒中に分散されてなることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光触媒構造体。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光触媒構造体と、バインダ材料とを含有することを特徴とする光触媒構造体組成物。
【請求項１８】
前記バインダ材料が、有機系バインダであることを特徴とする、請求項１７に記載の光触媒構造体組成物。
【請求項１９】
基材と、該基材上に形成された光触媒層とを備える光触媒被覆材であって、
前記光触媒層が、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光触媒構造体を含有することを特徴とする、光触媒被覆材。
【請求項２０】
前記基材が、建材であることを特徴とする、請求項１９に記載の光触媒被覆材。
【請求項２１】
ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体を得るための前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液が含浸された前駆体材料（Ｂ）を焼成する焼成工程と、
前記前駆体材料（Ｂ）を焼成して得られた前駆体材料（Ｃ）を水熱処理する水熱処理工程と、
を有することを特徴とする光触媒構造体の製造方法。
【請求項２２】
前記焼成工程の前に、非イオン性界面活性剤を、前記前駆体材料（Ａ）に対して５０〜５００質量％添加することを特徴とする、請求項２１に記載の光触媒構造体の製造方法。
【請求項２３】
前記焼成工程の前に、前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を複数回に分けて添加することで、前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を含浸させることを特徴とする、請求項２１又は２２に記載の光触媒構造体の製造方法。
【請求項２４】
前記焼成工程の前に前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を含浸させる際に、前記前駆体材料（Ａ）に添加する前記金属含有溶液の添加量を、前記前駆体材料（Ａ）に添加する前記金属含有溶液中に含まれる金属元素（Ｍ）に対する、前記前駆体材料（Ａ）を構成するケイ素（Ｓｉ）の比（原子数比Ｓｉ／Ｍ）に換算して、１０〜１０００となるように調整することを特徴とする、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の光触媒構造体の製造方法。
【請求項２５】
前記水熱処理工程において、前記前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とを混合することを特徴とする、請求項２１に記載の光触媒構造体の製造方法。
【請求項２６】
前記水熱処理工程が塩基性雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項２１に記載の光触媒構造体の製造方法。
【請求項２７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の光触媒を用いてアルデヒド類を分解することを特徴とする、アルデヒド類の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒構造体、光触媒構造体組成物、光触媒被覆材、光触媒構造体の製造方法及びアルデヒド類の分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、光照射下において有機物分解や表面超親水化の作用を示すことから、環境浄化、防汚、抗菌、防曇等の用途に利用されている。このような光触媒としては、例えば酸化チタン等の金属酸化物からなる光触媒が、光触媒活性が高く、価格が安く、化学的安定性が高いなどの理由から、光触媒市場において広く利用されている。【０００３】
触媒は一般的に、活性面が多いほど触媒活性に優れるため、触媒粒子の粒子径は小さいほど望ましく、この点については光触媒も同様である。しかしながら、例えば酸化チタン等の金属酸化物のナノ粒子の場合、粒子同士が無秩序に凝集しやすく、このような凝集（シンタリング）が光触媒機能の低下を招く一因となっている。【０００４】
このような凝集の問題に対し、特許文献１では、酸化チタンナノ結晶が規則的に配列したメソサイズ（具体的には１〜１０μｍ程度）の結晶性超構造体（酸化チタンメソ結晶）を光触媒として用いる方法が開示されている。【０００５】
このような酸化チタンメソ結晶によれば、ナノ粒子またはナノ結晶が無秩序に凝集することは抑制できる。しかしながら、酸化チタンメソ結晶自体は、ナノ結晶が規則的に配列した大きなサイズ（１μｍ以上）の結晶であるため、その比表面積は、一般的な酸化チタンナノ粒子（代表的な光触媒である酸化チタンナノ粒子Ｐ２５は、比表面積が約５０ｍ２／ｇ程度である。）に比べて小さく、高分散のナノ結晶粒子の触媒活性に比べて触媒活性が劣る。また、酸化チタンメソ結晶は、比較的大きなサイズの結晶であり、ナノ粒子に比べると凝集はし難いが、酸化チタンメソ結晶の場合も、粒子同士が接触することに変わりはなく、長時間の使用では凝集する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１１５２１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光触媒粒子の凝集を効果的に抑制でき、良好な光触媒機能を長期にわたり維持し得る光触媒構造体、光触媒構造体組成物、光触媒被覆材、光触媒構造体の製造方法及びアルデヒド類の分解方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、を備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることにより、光触媒粒子の凝集を効果的に抑制でき、良好な光触媒機能を長期にわたり維持し得る光触媒構造体が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。【０００９】
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
［１］  ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることを特徴とする光触媒構造体。
［２］  前記通路は、拡径部を有し、かつ前記光触媒物質が、少なくとも前記拡径部に存在していることを特徴とする、［１］に記載の光触媒構造体。
［３］  前記拡径部は、前記一次元孔、前記二次元孔及び前記三次元孔のうちのいずれかを構成する複数の孔同士を連通している、［２］に記載の光触媒構造体。
［４］  前記金属酸化物微粒子がチタンまたはそれら含む合金酸化物を含んでなることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［５］  前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、前記通路の平均内径よりも大きく、かつ前記拡径部の内径以下であることを特徴とする、［１］〜［４］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［６］  前記金属酸化物微粒子の金属元素（Ｍ）が、前記触媒構造体に対して０．５〜２．５質量％で含有されていることを特徴とする、［１］〜［５］のいずれか１つに記載の水素化脱硫用触媒構造体。
［７］  前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、０．１ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［８］  前記金属酸化物微粒子の平均粒径が、０．４５ｎｍ〜１４．０ｎｍであることを特徴とする、［７］に記載の水素化脱硫用触媒構造体。
［９］  前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、０．０６〜５００であることを特徴とする、［１］〜［８］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［１０］  前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、０．１〜４５であることを特徴とする、［９］に記載の光触媒構造体。
［１１］  前記通路の平均内径に対する前記金属酸化物微粒子の平均粒径の割合が、１．７〜４．５であることを特徴とする、［１０］に記載の光触媒構造体。
［１２］  前記通路は、前記ゼオライト型化合物の骨格構造によって画定される一次元孔、二次元孔及び三次元孔のうちのいずれかと、前記一次元孔、前記二次元孔及び前記三次元孔のうちのいずれとも異なる拡径部を有し、前記通路の平均内径は、０．１ｎｍ〜１．５ｎｍであり、前記拡径部の内径は、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする、［１］〜［１１］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［１３］  前記担体の外表面に保持された少なくとも１つの他の光触媒物質を更に備えることを特徴とする、［１］〜［１２］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［１４］  前記担体に内在する前記少なくとも１つの光触媒物質の含有量が、前記担体の外表面に保持された前記少なくとも１つの他の光触媒物質の含有量よりも多いことを特徴とする、［１３］に記載の光触媒構造体。
［１５］  前記ゼオライト型化合物は、ケイ酸塩化合物であることを特徴とする、［１］〜［１４］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［１６］  分散媒中に分散されてなることを特徴とする、［１］〜［１５］のいずれか１つに記載の光触媒構造体。
［１７］  ［１］〜［１６］のいずれか１つに記載の光触媒構造体と、バインダ材料とを含有することを特徴とする光触媒構造体組成物。
［１８］  前記バインダ材料が、有機系バインダであることを特徴とする、［１７］に記載の光触媒構造体組成物。
［１９］  基材と、該基材上に形成された光触媒層とを備える光触媒被覆材であって、
前記光触媒層が、［１］〜［１６］のいずれか１つに記載の光触媒構造体を含有することを特徴とする、光触媒被覆材。
［２０］  前記基材が、建材であることを特徴とする、［１９］に記載の光触媒被覆材。
［２１］  ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体を得るための前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液が含浸された前駆体材料（Ｂ）を焼成する焼成工程と、
前記前駆体材料（Ｂ）を焼成して得られた前駆体材料（Ｃ）を水熱処理する水熱処理工程と、
を有することを特徴とする光触媒構造体の製造方法。
［２２］  前記焼成工程の前に、非イオン性界面活性剤を、前記前駆体材料（Ａ）に対して５０〜５００質量％添加することを特徴とする、［２１］に記載の光触媒構造体の製造方法。
［２３］  前記焼成工程の前に、前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を複数回に分けて添加することで、前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を含浸させることを特徴とする、［２１］又は［２２］に記載の光触媒構造体の製造方法。
［２４］  前記焼成工程の前に前記前駆体材料（Ａ）に前記金属含有溶液を含浸させる際に、前記前駆体材料（Ａ）に添加する前記金属含有溶液の添加量を、前記前駆体材料（Ａ）に添加する前記金属含有溶液中に含まれる金属元素（Ｍ）に対する、前記前駆体材料（Ａ）を構成するケイ素（Ｓｉ）の比（原子数比Ｓｉ／Ｍ）に換算して、１０〜１０００となるように調整することを特徴とする、［２１］〜［２３］のいずれか１つに記載の光触媒構造体の製造方法。
［２５］  前記水熱処理工程において、前記前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とを混合することを特徴とする、［２１］に記載の光触媒構造体の製造方法。
［２６］  前記水熱処理工程が塩基性雰囲気下で行われることを特徴とする、［２１］に記載の光触媒構造体の製造方法。
［２７］  ［１］〜［１６］のいずれか１つに記載の光触媒を用いてアルデヒド類を分解することを特徴とする、アルデヒド類の分解方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、を備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることによって、光触媒粒子の凝集を効果的に抑制でき、良好な光触媒機能を長期にわたり維持し得る光触媒構造体、光触媒構造体組成物、光触媒被覆材、光触媒構造体の製造方法及びアルデヒド類の分解方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る光触媒構造体の内部構造が分かるように概略的に示したものであって、図１（ａ）は斜視図（一部を横断面で示す。）、図１（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図２】図２は、図１の光触媒構造体の触媒機能の一例を説明するための部分拡大断面図である。
【図３】図３は、図１の光触媒構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１の光触媒構造体の変形例を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の光触媒被覆材の一例を示す、概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
［光触媒構造体の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る光触媒構造体の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図（一部を横断面で示す。）、（ｂ）は部分拡大断面図である。なお、図１における光触媒構造体は、その一例を示すものであり、本発明に係る各構成の形状、寸法等は、図１のものに限られないものとする。
【００１４】
図１（ａ）に示されるように、光触媒構造体１は、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体１０と、該担体１０に内在する、少なくとも１つの光触媒物質２０とを備える。
【００１５】
光触媒構造体１において、複数の光触媒物質２０，２０，・・・は、担体１０の多孔質構造の内部に包接されている。光触媒物質２０は、光触媒能（光触媒活性）を有する物質であればよく、具体的に金属酸化物微粒子である。金属酸化微粒子については、詳しくは後述する。
【００１６】
担体１０は、多孔質構造であり、図１（ｂ）に示すように、好適には複数の孔１１ａ，１１ａ，・・・が形成されることにより、互いに連通する通路１１を有する。ここで光触媒物質２０は、担体１０の少なくとも通路１１に存在しており、好ましくは骨格体１０の少なくとも通路１１に保持されている。 
【００１７】
このような構成により、担体１０内での光触媒物質２０の移動が規制され、光触媒物質２０、２０同士の凝集が有効に防止されている。その結果、光触媒物質２０としての有効表面積の減少を効果的に抑制することができ、光触媒物質２０の光触媒活性は長期にわたって持続する。すなわち、光触媒構造体１によれば、光触媒物質２０の凝集による光触媒活性の低下を抑制でき、光触媒構造体１としての長寿命化を図ることができる。また、光触媒構造体１の長寿命化により、光触媒構造体１の交換頻度を低減でき、使用済みの光触媒構造体１の廃棄量を大幅に低減することができ、省資源化を図ることができる。
【００１８】
通常、光触媒構造体を、流体（例えば、空気や水等）の中で用いる場合、流体から外力を受ける可能性がある。この場合、光触媒物質が、担体１０の外表面に付着状態で保持されているだけであると、流体からの外力の影響で担体１０の外表面から離脱しやすいという問題がある。これに対し、光触媒構造体１では、光触媒物質２０は担体１０の少なくとも通路１１に存在しているため、流体による外力の影響を受けたとしても、担体１０から光触媒物質２０が離脱しにくい。すなわち、光触媒構造体１が流体内にある場合、流体は担体１０の孔１１ａから、通路１１内に流入するため、通路１１内を流れる流体の速さは、流路抵抗（摩擦力）により、担体１０の外表面を流れる流体の速さに比べて、遅くなると考えられる。このような流路抵抗の影響により、通路１１内に存在した光触媒物質２０が流体から受ける圧力は、担体１０の外部（外表面）において光触媒物質が流体から受ける圧力に比べて低くなる。そのため、担体１１に内在する光触媒物質２０が離脱することを効果的に抑制でき、光触媒物質２０の光触媒活性を長期的に安定して維持することが可能となる。なお、上記のような流路抵抗は、担体１０の通路１１が、曲がりや分岐を複数有し、担体１０の内部がより複雑で三次元的な立体構造となっているほど、大きくなると考えられる。
【００１９】
また、通路１１は、ゼオライト型化合物の骨格構造によって画定される一次元孔、二次元孔及び三次元孔のうちのいずれかと、上記一次元孔、上記二次元孔及び上記三次元孔のうちのいずれとも異なる拡径部１２とを有していることが好ましく、このとき、光触媒物質２０は、少なくとも拡径部１２に存在していることが好ましく、少なくとも拡径部１２に包接されていることがより好ましい。ここでいう一次元孔とは、一次元チャンネルを形成しているトンネル型またはケージ型の孔、もしくは複数の一次元チャンネルを形成しているトンネル型またはケージ型の複数の孔（複数の一次元チャンネル）を指す。また、二次元孔とは、複数の一次元チャンネルが二次元的に連結された二次元チャンネルを指し、三次元孔とは、複数の一次元チャンネルが三次元的に連結された三次元チャンネルを指す。
これにより、光触媒物質２０の担体１０内での移動がさらに規制され、光触媒物質２０の離脱や、光触媒物質２０、２０同士の凝集をさらに有効に防止することができる。ここで、包接とは、光触媒物質２０が担体１０に内包されている状態を指す。このとき光触媒物質２０と担体１０とは、必ずしも直接的に互いが接触している必要はなく、光触媒物質２０と担体１０との間に他の物質（例えば、界面活性剤等）が介在した状態で、光触媒物質２０が担体１０に間接的に保持されていてもよい。
【００２０】
図１（ｂ）では光触媒物質２０が拡径部１２に包接されている場合を示しているが、この構成だけには限定されず、光触媒物質２０は、その一部が拡径部１２の外側にはみ出した状態で通路１１に保持されていてもよい。また、光触媒物質２０は、拡径部１２以外の通路１１の部分（例えば通路１１の内壁部分）に部分的に埋設され、または固着等によって保持されていてもよい。
また、拡径部１２は、上記一次元孔、上記二次元孔及び上記三次元孔のうちのいずれかを構成する複数の孔１１ａ，１１ａ同士を連通しているのが好ましい。これにより、担体１０の内部に、一次元孔、二次元孔又は三次元孔とは異なる別途の通路が設けられるので、触媒物質２０の機能をより発揮させることができる。
【００２１】
また、通路１１は、担体１０の内部に、分岐部または合流部を含んで三次元的に形成されており、拡径部１２は、通路１１の上記分岐部または合流部に設けられるのが好ましい。
【００２２】
担体１０に形成された通路１１の平均内径ＤＦは、上記一次元孔、二次元孔及び三次元孔のうちのいずれかを構成する孔１１ａの短径及び長径の平均値から算出され、例えば０．１〜１.５ｎｍであり、好ましくは０．５〜０．８ｎｍである。また、拡径部１２の内径ＤＥは、例えば０．５〜５０ｎｍであり、好ましくは１．１〜４０ｎｍ、より好ましくは１．１〜３．３ｎｍである。拡径部１２の内径ＤＥは、例えば後述する前駆体材料（Ａ）の細孔径、及び包接される光触媒物質２０の平均粒径ＤＣに依存する。拡径部１２の内径ＤＥは、光触媒物質２０を包接し得る大きさである。
【００２３】
担体１０は、ゼオライト型化合物で構成される。ゼオライト型化合物としては、例えば、ゼオライト（アルミノケイ酸塩）、陽イオン交換ゼオライト、シリカライト等のケイ酸塩化合物、アルミノホウ酸塩、アルミノヒ酸塩、ゲルマニウム酸塩等のゼオライト類縁化合物、リン酸モリブデン等のリン酸塩系ゼオライト類似物質などが挙げられる。中でも、ゼオライト型化合物はケイ酸塩化合物であることが好ましい。
【００２４】
ゼオライト型化合物の骨格構造は、ＦＡＵ型（Ｙ型またはＸ型）、ＭＴＷ型、ＭＦＩ型（ＺＳＭ−５）、ＦＥＲ型（フェリエライト）、ＬＴＡ型（Ａ型）、ＭＷＷ型（ＭＣＭ−２２）、ＭＯＲ型（モルデナイト）、ＬＴＬ型（Ｌ型）、ＢＥＡ型（ベータ型）などの中から選択され、好ましくはＭＦＩ型であり、より好ましくはＺＳＭ−５である。ゼオライト型化合物には、各骨格構造に応じた孔径を有する孔が複数形成されており、例えばＭＦＩ型の最大孔径は０．６３６ｎｍ（６．３６Å）、平均孔径０．５６０ｎｍ（５．６０Å）である。
【００２５】
以下、光触媒物質２０について詳しく説明する。
光触媒物質２０は金属酸化物微粒子である。金属酸化物微粒子２０は一次粒子である場合と、一次粒子が凝集して形成した二次粒子である場合とがあるが、金属酸化物微粒子２０の平均粒径ＤＣは、好ましくは通路１１の平均内径ＤＦよりも大きく、かつ拡径部１２の内径ＤＥ以下である（ＤＦ＜ＤＣ≦ＤＥ）。 このような金属酸化物微粒子２０は、通路１１内では、好適には拡径部１２に包接されており、担体１０内での金属酸化物微粒子２０の移動が規制される。よって、金属酸化物微粒子２０が流体から外力を受けた場合であっても、担体１０内での金属酸化物微粒子２０の移動が抑制され、担体１０の通路１１に分散配置された拡径部１２、１２、・・のそれぞれに包接された金属酸化物微粒子２０、２０、・・同士が接触するのを有効に防止することができる。
【００２６】
また、金属酸化物微粒子２０の平均粒径ＤＣは、一次粒子および二次粒子のいずれの場合も、好ましくは０．１〜５０ｎｍであり、より好ましくは０．１ｎｍ以上３０ｎｍ未満であり、さらに好ましくは０．４５ｎｍ〜１４．０ｎｍであり、特に好ましくは１．０〜３．３ｎｍである。また、通路１１の平均内径ＤＦに対する金属酸化物微粒子２０の平均粒径ＤＣの割合（ＤＣ／ＤＦ）は、好ましくは０．０６〜５００であり、より好ましくは０．１〜４５であり、更に好ましくは１．１〜４５であり、特に好ましくは１．７〜４．５である。
また、光触媒物質２０が金属酸化物微粒子である場合、金属酸化物微粒子の金属元素（Ｍ）は、光触媒構造体１に対して０．５〜２．５質量％で含有されているのが好ましく、光触媒構造体１に対して０．５〜１．５質量％で含有されているのがより好ましい。例えば、金属元素（Ｍ）がＣｏである場合、Ｃｏ元素の含有量（質量％）は、（Ｃｏ元素の質量）／（触媒構造体１の全元素の質量）×１００で表される。
【００２７】
上記金属酸化物微粒子は、金属酸化物で構成されていればよく、例えば、単一の金属酸化物で構成されていてもよく、あるいは２種以上の金属酸化物の混合物で構成されていてもよい。なお、本明細書において、金属酸化物微粒子を構成する（材質としての）「金属酸化物」は、１種の金属元素（Ｍ）を含む酸化物と、２種以上の金属元素（Ｍ）を含む複合酸化物とを含む意味であり、１種以上の金属元素（Ｍ）を含む酸化物の総称である。
【００２８】
このような金属酸化物としては、例えば酸化コバルト（ＣｏＯｘ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化銅（ＣｕＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ビスマス（ＢｉＯｘ）、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）、酸化タングステン（ＷＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）等が挙げられ、上記のいずれか１種以上を主成分とすることが好ましい。中でも酸化チタン及びそれら含む合金酸化物がより好ましく、酸化チタンがより好ましい。また、金属酸化物微粒子が上記金属種のうちの２種以上で構成される金属酸化物を含む場合、当該金属酸化物は複合金属酸化物と称することができる。
【００２９】
また、金属酸化物微粒子２０を構成する金属元素（Ｍ）に対する、担体１０を構成するケイ素（Ｓｉ）の割合（原子数比Ｓｉ／Ｍ）は、１０〜１０００であるのが好ましく、５０〜２００であるのがより好ましい。上記割合が１０００より大きいと、活性が低いなど、光触媒物質としての作用が十分に得られない可能性がある。一方、上記割合が１０よりも小さいと、金属酸化物微粒子２０の割合が大きくなりすぎて、担体１０の強度が低下する傾向がある。なお、ここでいう金属酸化物微粒子２０は、担体１０の内部に保持され、または担持された金属酸化物微粒子をいい、担体１０の外表面に付着した金属酸化物微粒子を含まない。
【００３０】
［光触媒構造体の光触媒活性］
図２は、光触媒構造体１の触媒機能の一例を説明するための部分拡大断面図である。図２に示されるように、光触媒物質である金属酸化物微粒子２０は、担体１０の通路１１（特に拡径部１２）に保持されている。よって、例えば大気中に含まれる（Ｈ２Ｏ）や酸素（Ｏ２）は、孔１１ａから通路１１に流入して、通路１１内に保持された金属酸化物微粒子２０と接触する。また、光触媒構造体１の外表面に照射された光（特に紫外線）は、その一部が担体１０を透過し、あるいは通路１１から進入し、通路１１内を反射しながら、通路１１内に保持された金属酸化物微粒子２０に届く。そして、通路１１に流入した水（Ｈ２Ｏ）や酸素（Ｏ２）が金属酸化物微粒子２０に接触した際に、光（特に紫外線）が一定時間照射されることによって活性化された金属酸化物微粒子２０の光触媒機能により、ＯＨ−や、Ｏ２−等の酸化剤を生成する。これらの酸化剤は、細菌や、匂い成分、汚れ成分等を分解することができ、これにより防汚性（例えば分解力）が発揮される。
【００３１】
また、光触媒構造体１は、担体１０内での金属酸化物微粒子２０の移動が規制され、金属酸化物微粒子２０、２０同士の凝集を有効に防止することができる。その結果、光触媒としての有効表面積の減少を効果的に抑制することができ、金属酸化物微粒子２０の光触媒機能が長期にわたって持続する。すなわち、光触媒構造体１によれば、光触媒粒子の凝集による光触媒機能の低下を抑制でき、光触媒構造体１としての長寿命化を図ることができる。また、光触媒構造体１の長寿命化により、光触媒構造体１の交換頻度を低減でき、使用済みの光触媒構造体１の廃棄量を大幅に低減することができ、省資源化を図ることができる。
【００３２】
また、図２に示すように、金属酸化物微粒子２０の平均粒径ＤＣが、通路１１の平均内径ＤＦよりも大きく、拡径部１２の内径ＤＥよりも小さい場合には（ＤＦ＜ＤＣ＜ＤＥ）、金属酸化物微粒子２０と拡径部１２との間に小通路１３が形成され（図中の矢印）、小通路１３に流入した水（Ｈ２Ｏ）や酸素（Ｏ２）が、金属酸化物微粒子２０と接触する。このとき、金属酸化物微粒子２０は、拡径部１２で包接されることによって移動が制限されつつ、通路１１に流入した水（Ｈ２Ｏ）や酸素（Ｏ２）を含む流体（例えば大気）との大きな接触面積を維持することができる。
【００３３】
［光触媒構造体１の変形例］
図４は、図１の光触媒構造体１の変形例を示す模式図である。
図１の光触媒構造体１は、担体１０と、担体１０に内在する光触媒物質２０とを備える場合を示しているが、この構成だけには限定されず、例えば、図４に示すように、光触媒構造体２が、担体１０の外表面１０ａに保持された少なくとも１つの他の光触媒物質３０を更に備えていてもよい。
【００３４】
この光触媒物質３０は、光触媒能を発揮する物質である。他の光触媒物質３０の材料は、光触媒物質２０の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。本構成によれば、光触媒構造体２に保持された光触媒物質の含有量を増大することができ、光触媒物質の光触媒活性を更に促進することができる。
【００３５】
この場合、担体１０に内在する光触媒物質２０の含有量は、担体１０の外表面１０ａに保持された少なくとも１つの他の光触媒物質３０の含有量よりも多いことが好ましい。 
これにより、担体１０の内部に保持された光触媒物質２０による光触媒能が支配的となり、安定的に光触媒物質の光触媒能が発揮される。
【００３６】
［光触媒構造体の製造方法］
図３は、図１の光触媒構造体１の製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、光触媒構造体の製造方法の一例を説明する。
【００３７】
（ステップＳ１：準備工程）
図３に示すように、先ず、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体を得るための前駆体材料（Ａ）を準備する。前駆体材料（Ａ）は、好ましくは規則性メソ細孔物質であり、光触媒構造体の担体を構成するゼオライト型化合物の種類（組成）に応じて適宜選択できる。
【００３８】
ここで、光触媒構造体の担体を構成するゼオライト型化合物がケイ酸塩化合物である場合には、規則性メソ細孔物質は、細孔径１〜５０ｎｍの細孔が１次元、２次元または３次元に均一な大きさかつ規則的に発達したＳｉ−Ｏ骨格からなる化合物であることが好ましい。このような規則性メソ細孔物質は、合成条件によって様々な合成物として得られるが、合成物の具体例としては、例えばＳＢＡ−１、ＳＢＡ−１５、ＳＢＡ−１６、ＫＩＴ−６、ＦＳＭ−１６、ＭＣＭ−４１等が挙げられ、中でもＭＣＭ−４１が好ましい。なお、ＳＢＡ−１の細孔径は１０〜３０ｎｍ、ＳＢＡ−１５の細孔径は６〜１０ｎｍ、ＳＢＡ−１６の細孔径は６ｎｍ、ＫＩＴ−６の細孔径は９ｎｍ、ＦＳＭ−１６の細孔径は３〜５ｎｍ、ＭＣＭ−４１の細孔径は１〜１０ｎｍである。また、このような規則性メソ細孔物質としては、例えばメソポーラスシリカ、メソポーラスアルミノシリケート、メソポーラスメタロシリケート等が挙げられる。
【００３９】
前駆体材料（Ａ）は、市販品および合成品のいずれであってもよい。前駆体材料（Ａ）を合成する場合には、公知の規則性メソ細孔物質の合成方法により行うことができる。例えば、前駆体材料（Ａ）の構成元素を含有する原料と、前駆体材料（Ａ）の構造を規定するための鋳型剤とを含む混合溶液を調製し、必要に応じてｐＨを調整して、水熱処理（水熱合成）を行う。その後、水熱処理により得られた沈殿物（生成物）を回収（例えば、ろ別）し、必要に応じて洗浄および乾燥し、さらに焼成することで、粉末状の規則性メソ細孔物質である前駆体材料（Ａ）が得られる。ここで、混合溶液の溶媒としては、例えば水、アルコール等の有機溶媒、またはこれらの混合溶媒などを用いることができる。また、原料は、担体の種類に応じて選択されるが、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等のシリカ剤、フュームドシリカ、石英砂等が挙げられる。また、鋳型剤としては、各種界面活性剤、ブロックコポリマー等を用いることができ、規則性メソ細孔物質の合成物の種類に応じて選択することが好ましく、例えばＭＣＭ−４１を作製する場合にはヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド等の界面活性剤が好適である。水熱処理は、例えば、密閉容器内で、８０〜８００℃、５時間〜２４０時間、０〜２０００ｋＰａの処理条件で行うことができる。焼成処理は、例えば、空気中で、３５０〜８５０℃、２〜３０時間の処理条件で行うことができる。
【００４０】
（ステップＳ２：含浸工程）
次に、準備した前駆体材料（Ａ）に、金属含有溶液を含浸させ、前駆体材料（Ｂ）を得る。
【００４１】
金属含有溶液は、光触媒構造体の金属酸化物微粒子を構成する金属元素（Ｍ）に対応する金属成分（例えば、金属イオン）を含有する溶液であればよく、例えば、溶媒に、金属元素（Ｍ）を含有する金属塩を溶解させることにより調製できる。このような金属塩としては、例えば、塩化物、水酸化物、酸化物、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられ、中でも硝酸塩が好ましい。溶媒としては、例えば水、アルコール等の有機溶媒、またはこれらの混合溶媒などを用いることができる。
【００４２】
前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液を含浸させる方法は、特に限定されないが、例えば、後述する焼成工程の前に、粉末状の前駆体材料（Ａ）を撹拌しながら、金属含有溶液を複数回に分けて少量ずつ添加することが好ましい。また、前駆体材料（Ａ）の細孔内部に金属含有溶液がより浸入し易くなる観点から、前駆体材料（Ａ）に、金属含有溶液を添加する前に予め、添加剤として界面活性剤を添加しておくことが好ましい。このような添加剤は、前駆体材料（Ａ）の外表面を被覆する働きがあり、その後に添加される金属含有溶液が前駆体材料（Ａ）の外表面に付着することを抑制し、金属含有溶液が前駆体材料（Ａ）の細孔内部により浸入し易くなると考えられる。
【００４３】
このような添加剤としては、例えばポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどの非イオン性界面活性剤が挙げられる。これらの界面活性剤は、分子サイズが大きく前駆体材料（Ａ）の細孔内部には浸入できないため、細孔の内部に付着することは無く、金属含有溶液が細孔内部に浸入することを妨げないと考えられる。非イオン性界面活性剤の添加方法としては、例えば、後述する焼成工程の前に、非イオン性界面活性剤を、前駆体材料（Ａ）に対して５０〜５００質量％添加するのが好ましい。非イオン性界面活性剤の前駆体材料（Ａ）に対する添加量が５０質量％未満であると上記の抑制作用が発現し難く、非イオン性界面活性剤を前駆体材料（Ａ）に対して５００質量％よりも多く添加すると粘度が上がりすぎるので好ましくない。よって、非イオン性界面活性剤の前駆体材料（Ａ）に対する添加量を上記範囲内の値とする。
【００４４】
また、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液の添加量は、前駆体材料（Ａ）に含浸させる金属含有溶液中に含まれる金属元素（Ｍ）の量（すなわち、前駆体材料（Ｂ）に内在させる金属元素（Ｍ）の量）を考慮して、適宜調整することが好ましい。例えば、後述する焼成工程の前に、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液の添加量を、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液中に含まれる金属元素（Ｍ）に対する、前駆体材料（Ａ）を構成するケイ素（Ｓｉ）の比（原子数比Ｓｉ／Ｍ）に換算して、１０〜１０００となるように調整することが好ましく、５０〜２００となるように調整することがより好ましい。例えば、前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液を添加する前に、添加剤として界面活性剤を前駆体材料（Ａ）に添加した場合、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液の添加量を、原子数比Ｓｉ／Ｍに換算して５０〜２００とすることで、金属酸化物微粒子の金属元素（Ｍ）を、光触媒構造体に対して０．５〜２．５質量％で含有させることができる。前駆体材料（Ｂ）の状態で、その細孔内部に存在する金属元素（Ｍ）の量は、金属含有溶液の金属濃度や、上記添加剤の有無、その他温度や圧力等の諸条件が同じであれば、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液の添加量に概ね比例する。また、前駆体材料（Ｂ）に内在する金属元素（Ｍ）の量は、光触媒構造体の担体に内在する金属酸化物微粒子を構成する金属元素の量と比例関係にある。したがって、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有溶液の添加量を上記範囲に制御することにより、前駆体材料（Ａ）の細孔内部に金属含有溶液を十分に含浸させることができ、ひいては、光触媒構造体の担体に内在させる金属酸化物微粒子の量を調整することができる。
【００４５】
前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液を含浸させた後は、必要に応じて、洗浄処理を行ってもよい。洗浄溶液として、例えば水、アルコール等の有機溶媒、またはこれらの混合溶液などを用いることができる。また、前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液を含浸させ、必要に応じて洗浄処理を行った後、さらに乾燥処理を施すことが好ましい。乾燥処理としては、一晩程度の自然乾燥や、１５０℃以下の高温乾燥が挙げられる。なお、金属含有溶液に含まれる水分や、洗浄溶液の水分が、前駆体材料（Ａ）に多く残った状態で、後述の焼成処理を行うと、前駆体材料（Ａ）の規則性メソ細孔物質としての骨格構造が壊れる恐れがあるので、十分に乾燥するのが好ましい。
【００４６】
（ステップＳ３：焼成工程）
次に、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体を得るための前駆体材料（Ａ）に金属含有溶液が含浸された前駆体材料（Ｂ）を焼成して、前駆体材料（Ｃ）を得る。
【００４７】
焼成処理は、例えば、空気中で、３５０〜８５０℃、２時間〜３０時間の処理条件で行うことが好ましい。このような焼成処理により、規則性メソ細孔物質の孔内に含浸された金属成分が結晶成長して、孔内で金属酸化物微粒子が形成される。
【００４８】
（ステップＳ４：水熱処理工程）
次いで、前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とを混合した混合溶液を調製し、前記前駆体材料（Ｂ）を焼成して得られた前駆体材料（Ｃ）を水熱処理して、光触媒構造体を得る。
【００４９】
構造規定剤は、光触媒構造体の担体の骨格構造を規定するための鋳型剤であり、例えば界面活性剤を用いることができる。構造規定剤は、光触媒構造体の担体の骨格構造に応じて選択することが好ましく、例えばテトラメチルアンモニウムブロミド（ＴＭＡＢｒ）、テトラエチルアンモニウムブロミド（ＴＥＡＢｒ）、テトラプロピルアンモニウムブロミド（ＴＰＡＢｒ）等の界面活性剤が好適である。
【００５０】
前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤との混合は、本水熱処理工程時に行ってもよいし、水熱処理工程の前に行ってもよい。また、上記混合溶液の調製方法は、特に限定されず、前駆体材料（Ｃ）と、構造規定剤と、溶媒とを同時に混合してもよいし、溶媒に前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とをそれぞれ個々の溶液に分散させた状態にした後に、それぞれの分散溶液を混合してもよい。溶媒としては、例えば水、アルコール等の有機溶媒、またはこれらの混合溶媒などを用いることができる。また、混合溶液は、水熱処理を行う前に、酸または塩基を用いてｐＨを調整しておくことが好ましい。
【００５１】
水熱処理は、公知の方法で行うことができ、例えば、密閉容器内で、８０〜８００℃、５時間〜２４０時間、０〜２０００ｋＰａの処理条件で行うことが好ましい。また、水熱処理は、塩基性雰囲気下で行われることが好ましい。ここでの反応メカニズムは必ずしも明らかではないが、前駆体材料（Ｃ）を原料として水熱処理を行うことにより、前駆体材料（Ｃ）の規則性メソ細孔物質としての骨格構造は次第に崩れるが、前駆体材料（Ｃ）の細孔内部での金属酸化物微粒子の位置は概ね維持されたまま、構造規定剤の作用により、光触媒構造体の担体としての新たな骨格構造（多孔質構造）が形成される。このようにして得られた光触媒構造体は、多孔質構造の担体と、担体に内在する金属酸化物微粒子を備え、さらに担体はその多孔質構造により複数の孔が互いに連通した通路を有し、金属酸化物微粒子はその少なくとも一部分が担体の通路に保持されている。
また、本実施形態では、上記水熱処理工程において、前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とを混合した混合溶液を調製して、前駆体材料（Ｃ）を水熱処理しているが、これに限らず、前駆体材料（Ｃ）と構造規定剤とを混合すること無く、前駆体材料（Ｃ）を水熱処理してもよい。
【００５２】
水熱処理後に得られる沈殿物（光触媒構造体）は、回収（例えば、ろ別）後、必要に応じて洗浄、乾燥および焼成することが好ましい。洗浄溶液としては、例えば水、アルコール等の有機溶媒、またはこれらの混合溶液などを用いることができる。乾燥処理としては、一晩程度の自然乾燥や、１５０℃以下の高温乾燥が挙げられる。なお、沈殿物に水分が多く残った状態で、焼成処理を行うと、光触媒構造体の担体としての骨格構造が壊れる恐れがあるので、十分に乾燥するのが好ましい。また、焼成処理は、例えば、空気中で、３５０〜８５０℃、２時間〜３０時間の処理条件で行うことができる。このような焼成処理により、光触媒構造体に付着していた構造規定剤が焼失する。また、光触媒構造体は、使用目的に応じて、回収後の沈殿物を焼成処理することなくそのまま用いることもできる。例えば、光触媒構造体の使用する環境が、酸化性雰囲気の高温環境である場合には、使用環境に一定時間晒すことで、構造規定剤は焼失し、焼成処理した場合と同様の光触媒構造体が得られるので、そのまま使用することが可能となる。また、例えば、後述する光触媒構造体組成物の製造方法及び光触媒被覆材の製造方法においては、光触媒構造体をバインダ材料と混合して塗料化した後、基体に塗布し、その後焼成して光触媒層を形成する場合には、光触媒層の形成時の焼成で、構造規定剤は焼失し、焼成処理した場合と同様の光触媒構造体が得られるので、そのまま使用することが可能となる。
【００５３】
［光触媒構造体組成物］
ところで、光触媒を実際に使用する際には、基材（例えば壁材、タイル、ガラス（鏡）、循環濾過装置、衛生陶器等など）の表面に、光触媒層を形成して用いるのが一般的である。このような光触媒層を形成する方法としては、例えば、有機系バインダと、光触媒とを混合して塗料化し、これを基材表面に塗布する方法（特表２００７−５１９７９９号公報および特開２０１２−２１０５５７号公報）や、基材表面に予め形成したバインダ層上に光触媒を固定する方法（特開２００６−０２１９９４号公報）等が挙げられる。
【００５４】
しかしながら、上記のような従来の光触媒層の形成方法では、光触媒粒子と、固定のために用いられるバインダ材料とが、直接接触する構成となるため、光触媒の高い触媒活性により、有機系バインダが分解される恐れがある。このようなバインダ材料の分解は、塗料（光触媒組成物）の劣化を招き、あるいは基材表面に形成された光触媒層の光触媒が基材表面から離脱する一因となっている。
【００５５】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、光触媒構造体と、バインダ材料とを含有し、前記光触媒構造体が、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、を備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることにより、バインダ材料と光触媒物質との直接の接触を防止し、光触媒物質によるバインダ材料の分解を抑制し、長期にわたり安定した光触媒構造体組成物が得られることを見出した。以下、本実施形態にかかる光触媒構造体組成物について詳細に説明する。
【００５６】
本実施形態にかかる光触媒構造体組成物は、主に、上記実施形態に係る光触媒構造体と、バインダ材料とを含有してなる。なお、必要に応じて、さらに、溶剤等の各種添加剤を含有していてもよい。
【００５７】
このような構成により、光触媒物質は、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体内に内包されて、光触媒構造体として後述するバインダ材料に混合される。そのため、光触媒構造体組成物中では、バインダ材料と、光触媒物質とが、直接接触することが有効に防止され、光触媒物質によるバインダ材料の分解を抑制し得る。その結果、長期にわたり、バインダ材料が劣化することがなく、塗料としての安定性が向上し、また、基材表面に光触媒層として形成された後も、基材表面から離脱することがなく、優れた触媒活性が持続され得る。
【００５８】
また、このような光触媒構造体１では、担体１０内での光触媒物質２０の移動が規制され、光触媒物質２０、２０同士の凝集が有効に防止されている。そのため、光触媒物質２０としての有効表面積の減少を効果的に抑制することができ、光触媒物質２０の光触媒活性は長期にわたって持続する。すなわち、光触媒構造体１によれば、光触媒物質２０の凝集による光触媒活性の低下を抑制でき、光触媒構造体１としての長寿命化を図ることができる。また、光触媒構造体１の長寿命化により、光触媒構造体１の交換頻度を低減でき、使用済みの光触媒構造体１の廃棄量を大幅に低減することができ、省資源化を図ることができる。
【００５９】
なお、光触媒構造体組成物においては、上述した図４に示した他の光触媒物質３０は、担体１０の外表面１０ａに存在しているため、バインダ材料と直接接触することになる。そのため、光触媒物質３０によりバインダ材料が分解される恐れがある。したがって、担体１０の外表面１０ａに保持された少なくとも１つの他の光触媒物質３０の含有量は、担体１０に内在する光触媒物質２０の含有量よりも少ないことが好ましい。
【００６０】
［光触媒構造体組成物の製造方法］
光触媒構造体組成物は、上記光触媒構造体と、バインダ材料と、を混合し、必要に応じて各種添加剤を添加して作製することができる。
【００６１】
混合方法は特に限定されず、公知の方法により行うことができ、例えば撹拌混合や、３本ロールミルまたは高圧ホモジナイザーによる混練により行うことができる。なお、光触媒構造体は、多孔質構造からなる担体を有するため、該構造を良好に維持する観点では、撹拌混合など物理的に大きな圧力が加わらない方法で混合されることが好ましい。
【００６２】
また、光触媒構造体組成物の形態は、特に限定されず、塗料であってもよいし、フィルム形状であってもよい。光触媒組成物が、例えば塗料である場合には、その使用態様（スプレーコート、はけ塗り、ディップ、印刷等）に応じて適宜粘度調整されることが好ましい。
【００６３】
１．光触媒構造体
光触媒構造体としては、上記製造方法により作製した光触媒構造体を用いる。
【００６４】
２．バインダ材料
バインダ材料は、有機系バインダおよび無機系バインダのいずれを用いてもよい。
【００６５】
従来の光触媒組成物では、光触媒物質によるバインダ材料の分解を避けるために、バインダ材料として無機系バインダを用いることが好適であった。しかしながら、本実施形態に係る光触媒構造体組成物によれば、光触媒物質は、光触媒構造体として担体の内部に内包されているため、バインダ材料と、直接接触することが有効に防止され、光触媒物質によるバインダ材料の分解を抑制し得る。したがって、本実施形態に係る光触媒構造体組成物では、有機系バインダも好適に用いることができる。
【００６６】
有機系バインダとしては、例えば、ポリウレタン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレア等の樹脂バインダなどを用いることができる。
【００６７】
３．各種添加剤
なお、必要に応じて、さらに、溶剤等の各種添加剤を含有していてもよい。
溶剤は、公知の材料を用いることができるが、例えば、水等の水性溶剤、アルコール等の有機系溶剤、またはこれらの混合溶剤などが挙げられる。光触媒構造体組成物は、溶剤を添加することより、使用に適した粘度に調整されてもよい。
【００６８】
［光触媒被覆材］
ところで、光触媒を実際に使用する際には、基材（例えば壁材、タイル、ガラス（鏡）、循環濾過装置、衛生陶器等など）の表面に、光触媒層を形成して用いるのが一般的である。このような光触媒層を形成する方法としては、例えば、バインダ材料と、光触媒物質とを混合して塗料化し、これを基材表面に塗布する方法等が知られている。
【００６９】
このような従来の基材上に形成された光触媒層を備える光触媒被覆材では、光触媒物質と、基材とが、直接接触する構成となっているため、光触媒物質の高い触媒活性により、基材物質が分解される恐れがあった。このような基材物質の分解は、基材の劣化を招き、基材表面に形成された光触媒層の光触媒物質が基材表面から離脱する一因となっていた。
【００７０】
このような問題を解決するため、バインダ材料としてシランカップリング剤を用いる方法が提案されている（国際公開第２０１６／１８１６２２号）。しかしながら、このような方法でも、光触媒物質と基材とが、直接接触する構成に変わりはなく、基材の劣化を十分に抑制できていなかった。
【００７１】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、基材と、該基材上に形成された光触媒層とを備える光触媒被覆材において、前記光触媒層が、光触媒構造体を含有し、前記光触媒構造体が、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する少なくとも１つの光触媒物質と、を備え、前記担体が、互いに連通する通路を有し、前記光触媒物質が、金属酸化物微粒子であり、かつ前記担体の少なくとも前記通路に存在していることにより、基材と光触媒物質との直接の接触を防止し、光触媒物質による基材物質の分解を抑制し、長期にわたり安定した品質を維持し得る光触媒被覆材が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。以下、本実施形態に係る光触媒構造体について詳しく説明する。
【００７２】
本実施形態にかかる光触媒被覆材は、基材と、該基材上に形成された上記実施形態に係る光触媒構造体を含有する光触媒層とを有する。
【００７３】
本実施形態にかかる光触媒被覆材の一例として、図５に、本実施形態にかかる光触媒被覆材の断面を模式的に示す概略断面図を示す。図５に示されるように、本実施形態にかかる光触媒被覆材１００は、基材１０１と、該基材１０１上に形成された光触媒層１０２とを備える。
【００７４】
なお、図５は、光触媒層１０２が、基材１０１の表面上に直接形成されている場合を示しているが、この構成に限定されず、光触媒層１０２は、基材１０１上に形成されている限り、基材１０１の表面上に間接的に形成されていてもよい。光触媒層１０２が、基材１０１上に間接的に形成されている場合（図示せず）とは、例えば、基材１０１と光触媒層１０２との間に光触媒層１０２を固定するための結着層を有している場合等である。
【００７５】
光触媒層は、上記実施形態に係る光触媒構造体を含有し、基材上に形成される皮膜である。光触媒被覆材１００において、光触媒反応は光触媒層１０２上で起こる。
【００７６】
光触媒層１０２は、光触媒構造体を少なくとも含有していればよく、さらに他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、結着剤や、光触媒以外の向き金属酸化物等である。
【００７７】
このような構成により、光触媒物質は、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体内に内包されて、光触媒構造体として後述する基材上に形成される。そのため、基材上では、基材と、光触媒物質とが、直接接触することが有効に防止され、光触媒物質による基材物質の分解を抑制し得る。その結果、長期にわたり、基材が劣化することがなく、品質を維持でき、また、光触媒構造体が基材表面から離脱することがなく、優れた触媒活性が持続され得る。
【００７８】
また、このような光触媒構造体では、担体１０内での光触媒物質２０の移動が規制され、光触媒物質２０、２０同士の凝集が有効に防止されている。そのため、光触媒物質２０としての有効表面積の減少を効果的に抑制することができ、光触媒物質２０の光触媒活性は長期にわたって持続する。すなわち、光触媒構造体１によれば、光触媒物質２０の凝集による光触媒活性の低下を抑制でき、光触媒構造体１としての長寿命化を図ることができる。また、光触媒構造体１の長寿命化により、光触媒構造体１の交換頻度を低減でき、使用済みの光触媒構造体１の廃棄量を大幅に低減することができ、省資源化を図ることができる。
【００７９】
なお、光触媒被覆材においては、上述した図４に示した他の光触媒物質３０は、担体１０の外表面１０ａに保持されているため、基材と直接接触することになる。そのため、光触媒物質３０により基材が分解される恐れがある。したがって、担体１０の外表面１０ａに保持された少なくとも１つの他の光触媒物質３０の含有量は、担体１０に内在する光触媒物質２０の含有量よりも少ないことが好ましい。
【００８０】
［光触媒被覆材の製造方法］
光触媒被覆材１００は、基材１０１上に、光触媒層１０２を形成することにより作製できる。
光触媒層１０２の形成方法は、特に限定されず、公知の方法により行うことができる。例えば、光触媒構造体を塗料化して、塗布や、スプレーコート、浸漬等により基材１０１表面に形成する方法等が挙げられる。
【００８１】
１．光触媒構造体
光触媒構造体としては、上記製造方法により作製した光触媒構造体を用いる。
【００８２】
２．基材
基材１０１は、特に限定されないが、例えば、建材、内装材、器具、包装材等が挙げられる。特に、本発明の光触媒層は、基材としての建材上に形成することが好ましい。ここで、建材は、住宅等の建物の外回りで外装部材や外構部材として使われる部材を指す。また、外装部材は建物の外部に面する外周面を仕上げるための建材を指す。また、外構部材は住宅等の建物の外回りにある各種外構構造物等に使用される建材を指す。また、外構構造物としては、例えばフェンスや門扉、柵、手摺、ルーバー、垣根、塀、車庫、ガレージ、土間、アプローチ、アクセントウォール、パーゴラ、デッキ、舗装材、各種柱、物置等、様々なものが挙げられる。
【００８３】
従来の光触媒被覆材は、光触媒物質による基材物質の分解を避けるために、基材として無機系基材を用いることが好適であった。しかしながら、本実施形態に係る光触媒被覆材１００によれば、光触媒物質は、光触媒構造体として担体の内部に内包されているため、基材１０１と、直接接触することが有効に防止され、光触媒物質による基材物質の分解を抑制し得る。また、構造体表面の汚れの除去にも効果的である。本実施形態に係る光触媒被覆材１００では、有機系基材も好適に用いることができる。
【００８４】
基材１０１は、有機系材料で構成されていても、無機系材料で構成されていてもよく、これらの材料としては、例えば、ガラス、コンクリート、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、４フッ化フッ素樹脂等が挙げられる。
【００８５】
３．その他の層
光触媒被覆材１００は、基材１０１と、光触媒層１０２との間に、その他の層（図示せず）をさらに有していてもよい。その他の層は、例えば、結着層や、紫外抑制層等が挙げられる。
結着層としては、例えば、ポリイミド等の有機バインダにより構成される層などが挙げられる。
【００８６】
実施形態に係る光触媒被覆材１００によれば、光触媒物質が、光触媒構造体として担体の内部に内包されているため、上記のようなその他の層と、直接接触することが有効に防止され、光触媒物質によりその他の層の構成物質が分解されることを抑制し得る。
【００８７】
以下、光触媒構造体を塗料化する場合を例に説明する。
光触媒構造体を含む塗料は、光触媒構造体と、バインダ材料とを混合し、必要に応じて各種添加剤を添加して作製することができる。
【００８８】
混合方法は特に限定されず、公知の方法により行うことができ、例えば撹拌混合や、３本ロールミルまたは高圧ホモジナイザーによる混練により行うことができる。なお、光触媒構造体は、多孔質構造からなる担体を有するため、該構造を良好に維持する観点では、撹拌混合など物理的に大きな圧力が加わらない方法で混合されることが好ましい。また、必要に応じて適宜粘度調整することが好ましい。
【００８９】
得られた塗料を上記基材１０１上に塗布し、必要に応じて乾燥処理および焼成処理することで、所望の厚さの光触媒層１０２を形成することができる。乾燥処理としては、例えば自然乾燥や、高温乾燥などが挙げられる。
【００９０】
また、上記のようにして得られた塗料を、シート状に成形し、結着剤層を介して基材１０１上に貼り付けることにより、光触媒層１０２を形成してもよい。
【００９１】
以上では、光触媒構造体を塗料化して用いる場合を例示したが、例えば、基材１０１の表面に、予め結着剤層を形成し、該結着剤層上に粉末状の光触媒構造体を付着させて、基材１０１上に固定し、これにより光触媒層１０２を形成してもよい。
【００９２】
以上、本発明の実施形態に係る光触媒構造体、光触媒構造体組成物及び光触媒被覆体について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００９３】
例えば、上記実施形態においては、分散媒に光触媒構造体を分散させた光触媒分散液として用いてもよい。分散倍としては、例えば、精製水、蒸留水及びイオン交換水などの水、メタノール、エタノール及びイソプロパノールなどのアルコール類、またはこれらの混合物などの親水性分散媒が用いられる。これらのなかでも、水及び水とアルコールとの混合物が好ましく、水がより好ましい。また、水の中でも、精製水、蒸留水及びイオン交換水が好ましく、精製水がより好ましい。
【００９４】
光触媒分散液の製造方法に特に制限はない。また、光触媒分散液は、光触媒構造体を所定粒径に調整して分散媒に分散させたものであってもよい。光触媒構造体は、例えば、中空円筒形状の容器と、該容器内に配置された攪拌部材及びビーズ分離手段とを備えるビーズミルで、直径５〜１００μｍのジルコニア製球状ビーズを用いて所定粒径に調整される。光触媒分散液は、例えば、以下の製造方法により製造される。第１工程では、攪拌部材を第一回転速度（ｒ１）で回転させて、光触媒粒子を含有する光触媒構造体と分散媒と塩基性物質を含むｐＨ８〜１１の原料分散液とをビーズで攪拌し、光触媒構造体の動的光散乱法により求められる平均粒径（Ｄ５０）を、光触媒構造体の一次粒子の粒径の２５０〜３５０％にする。第２工程では、攪拌部材を、第一回転速度（ｒ１）の５０〜９０％の第二回転速度（ｒ２）で回転させて、光触媒構造体の平均粒径を、一次粒子の粒径の１５０〜２５０％にする。このような光触媒分散液により、光触媒粒子を含有する光触媒構造体を対象物体に塗布して用いることが可能となる。
【００９５】
また、上記実施形態に係るアルデヒド類の分解に用いることも可能である。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどが挙げられる。
【実施例】
【００９６】
（実施例１〜９６）
［前駆体材料（Ａ）の合成］
シリカ剤（テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、和光純薬工業株式会社製）と、鋳型剤としての界面活性剤とを混合した混合水溶液を作製し、適宜ｐＨ調整を行い、密閉容器内で、８０〜３５０℃、１００時間、水熱処理を行った。その後、生成した沈殿物をろ別し、水およびエタノールで洗浄し、さらに６００℃、２４時間、空気中で焼成して、表１および２に示される種類および孔径の前駆体材料（Ａ）を得た。なお、界面活性剤は、前駆体材料（Ａ）の種類に応じて（「前駆体材料（Ａ）の種類：界面活性剤」）以下のものを用いた。
・ＭＣＭ−４１：ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）（和光純薬工業株式会社製）
・ＳＢＡ−１：Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ１２３（ＢＡＳＦ社製）【００９７】
［前駆体材料（Ｂ）および（Ｃ）の作製］
次に、表１および２に示される種類の金属酸化物微粒子を構成する金属元素（Ｍ）に応じて、該金属元素（Ｍ）を含有する金属塩を、水に溶解させて、金属含有水溶液を調製した。なお、金属塩は、金属酸化物微粒子の種類に応じて（「金属酸化物微粒子：金属塩」）以下のものを用いた。
・ＴｉＯｘ：四塩化チタン（和光純薬工業株式会社製）【００９８】
次に、粉末状の前駆体材料（Ａ）に、金属含有水溶液を複数回に分けて少量ずつ添加し、室温（２０℃±１０℃）で１２時間以上乾燥させて、前駆体材料（Ｂ）を得た。【００９９】
なお、表１および２に示す添加剤の有無の条件が「有り」の場合は、金属含有水溶液を添加する前の前駆体材料（Ａ）に対して、添加剤としてのポリオキシエチレン（１５）オレイルエーテル（ＮＩＫＫＯＬ  ＢＯ−１５Ｖ、日光ケミカルズ株式会社製）の水溶液を添加する前処理を行い、その後、上記のように金属含有水溶液を添加した。なお、添加剤の有無の条件で「無し」の場合については、上記のような添加剤による前処理は行っていない。【０１００】
また、前駆体材料（Ａ）に添加する金属含有水溶液の添加量は、該金属含有水溶液中に含まれる金属元素（Ｍ）に対する、前駆体材料（Ａ）を構成するケイ素（Ｓｉ）の比（原子数比Ｓｉ／Ｍ）に換算したときの数値が、表１および２の値になるように調整した。【０１０１】
次に、上記のようにして得られた金属含有水溶液を含浸させた前駆体材料（Ｂ）を、６００℃、２４時間、空気中で焼成して、前駆体材料（Ｃ）を得た。【０１０２】
［光触媒構造体の合成］
上記のようにして得られた前駆体材料（Ｃ）と、表１および２に示す構造規定剤とを混合して混合水溶液を作製し、密閉容器内で、８０〜３５０℃、表１および２に示すｐＨおよび時間の条件で、水熱処理を行った。その後、生成した沈殿物をろ別し、水洗し、１００℃で１２時間以上乾燥させ、さらに６００℃、２４時間、空気中で焼成して、表１および２に示す担体と光触媒物質としての金属酸化物微粒子とを有する光触媒構造体を得た（実施例１〜９６）。【０１０３】
［光触媒構造体組成物の作製］
上記のようにして得られた光触媒構造体を１０重量部と、バインダ材料としてのポリイミド（耐熱ワニス  ユピア（登録商標）−ＡＴ（Ｕ−ワニス−Ａ）、宇部興産株式会社製）を５重量部と、溶剤としての水を８５重量部と、を混合して、光触媒構造体組成物を得た。【０１０４】
［光触媒被覆材の作製］
上記のようにして得られた光触媒構造体を１０重量部と、バインダ材料としてのポリイミド（耐熱ワニス  ユピア（登録商標）−ＡＴ（Ｕ−ワニス−Ａ）、宇部興産株式会社製）を５重量部と、溶剤としての水を８５重量部と、を混合して、光触媒構造体を含む塗料を得た。
さらに、得られた塗料を用い、基材としての高透過性ガラス（オプティホワイト、日本板硝子株式会社製）上に、上記塗料を塗布、乾燥して、基材上に光触媒層を形成した光触媒被覆材を得た。【０１０５】
（比較例１）
比較例１では、ＭＦＩ型シリカライトに平均粒径５０ｎｍ以下の酸化コバルト粉末（II，III）（シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製）を混合し、骨格体としてのシリカライトの外表面に、機能性物質として酸化コバルト微粒子を付着させた機能性構造体を得た。
また、作製した光触媒構造体を用いて光触媒構造体組成物及び光触媒構造体を作製した。【０１０６】
（比較例２）
比較例２では、酸化コバルト微粒子を付着させる工程を省略したこと以外は、比較例１と同様の方法にてＭＦＩ型シリカライトを合成した。  また、作製した光触媒構造体を用いて光触媒構造体組成物及び光触媒構造体を作製した。【０１０７】
［評価］
担体と光触媒物質とを備える上記実施例の光触媒構造体および比較例のシリカライトについて、以下に示す条件で、各種特性評価を行った。【０１０８】
［Ａ］光触媒構造体の断面観察
担体と光触媒物質とを備える上記実施例の光触媒構造体、並びに比較例の担体そのものについて、粉砕法にて観察試料を作製し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）（ＴＩＴＡＮ  Ｇ２、ＦＥＩ社製）を用いて、断面観察を行った。
その結果、上記実施例の光触媒構造体では、シリカライトまたはゼオライトからなる担体の内部に光触媒物質が内在し、保持されていることが確認された。一方、比較例１のシリカライトでは、光触媒物質が担体の外表面に付着しているのみで、担体の内部には存在していなかった。
また、上記実施例のうち金属酸化物が酸化チタン微粒子（ＴｉＯｘ）である光触媒構造体について、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工により断面を切り出し、ＳＥＭ(ＳＵ８０２０、日立ハイテクノロジーズ社製)、ＥＤＸ(Ｘ−Ｍａｘ、堀場製作所製)を用いて断面元素分析を行った。その結果、骨格体内部からＴｉ元素が検出された。
上記ＴＥＭとＳＥＭ／ＥＤＸによる断面観察の結果から、酸化チタン微粒子が存在していることが確認された。【０１０９】
［Ｂ］光触媒構造体の担体の通路の平均内径および光触媒物質の平均粒径
上記評価［Ａ］で行った断面観察により撮影したＴＥＭ画像にて、担体の通路を、任意に５００個選択し、それぞれの長径および短径を測定し、その平均値からそれぞれの内径を算出し（Ｎ＝５００）、さらに内径の平均値を求めて、担体の通路の平均内径ＤＦとした。また、光触媒物質についても同様に、上記ＴＥＭ画像から、光触媒物質を、任意に５００個選択し、それぞれの粒径を測定して（Ｎ＝５００）、その平均値を求めて、光触媒物質の平均粒径ＤＣとした。結果を表１および２に示す。
また、触媒物質の平均粒径及び分散状態を確認するため、ＳＡＸＳ（小角Ｘ線散乱）を用いて分析した。ＳＡＸＳによる測定は、Ｓｐｒｉｎｇ−８のビームラインＢＬ１９Ｂ２を用いて行った。得られたＳＡＸＳデータは、Ｇｕｉｎｉｅｒ近似法により球形モデルでフィッティングを行い、粒径を算出した。粒径は、金属酸化物が酸化チタン微粒子である光触媒構造体について測定した。また、比較対象として、市販品である酸化チタン微粒子（石原産業株式会社製）をＳＥＭにて観察、測定した。
この結果、市販品では粒径約１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲で様々なサイズの酸化チタン微粒子がランダムに存在しているのに対し、ＴＥＭ画像から求めた平均粒径が１．２ｎｍ〜２．０ｎｍの各実施例の光触媒構造体では、ＳＡＸＳの測定結果においても粒径が１０ｎｍ以下の散乱ピークが検出された。ＳＡＸＳの測定結果とＳＥＭ／ＥＤＸによる断面の測定結果から、担体内部に、粒径１０ｎｍ以下の触媒物質が、粒径が揃いかつ非常に高い分散状態で存在していることが分かった。【０１１０】
［Ｃ］金属含有溶液の添加量と骨格体内部に包接された金属量との関係
原子数比Ｓｉ／Ｍ＝５０，１００，２００，１０００（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）の添加量で、金属酸化物微粒子を担体内部に包接させた光触媒構造体を作製し、その後、上記添加量で作製された光触媒構造体の担体内部に包接された金属量（質量％）を測定した。尚、本測定において原子数比Ｓｉ／Ｍ＝１００，２００，１０００の光触媒構造体は、それぞれ実施例１〜３８４のうちの原子数比Ｓｉ／Ｍ＝１００，２００，１０００の光触媒構造体と同様の方法で金属含有溶液の添加量を調整して作製し、原子数比Ｓｉ／Ｍ＝５０の光触媒構造体は、金属含有溶液の添加量を異ならせたこと以外は、原子数比Ｓｉ／Ｍ＝１００，２００，１０００の光触媒構造体と同様の方法で作製した。
金属量の定量は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）単体か、或いはＩＣＰとＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析）を組み合わせて行った。ＸＲＦ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置「ＳＥＡ１２００ＶＸ」、エスエスアイ・ナノテクノロジー社製）は、真空雰囲気、加速電圧１５ｋＶ（Ｃｒフィルター使用）或いは加速電圧５０ｋＶ（Ｐｂフィルター使用）の条件で行った。
ＸＲＦは、金属の存在量を蛍光強度で算出する方法であり、ＸＲＦ単体では定量値（質量％換算）を算出できない。そこで、Ｓｉ／Ｍ＝１００で金属を添加した光触媒構造体の金属量は、ＩＣＰ分析により定量し、Ｓｉ／Ｍ＝５０および１００未満で金属を添加した光触媒構造体の金属量は、ＸＲＦ測定結果とＩＣＰ測定結果を元に算出した。
この結果、少なくとも原子数比Ｓｉ／Ｍが５０〜１０００の範囲内で、金属含有溶液の添加量の増加に伴って、構造体に包接された金属量が増大していることが確認された。【０１１１】
［Ｄ］光触媒構造体の性能評価
担体と光触媒物質とを備える上記実施例の光触媒構造体および比較例のシリカライトについて、光触媒物質がもつ光触媒能を評価した。結果を表１および２に示す。【０１１２】
（１）光触媒活性
光触媒活性は、ＪＩＳ  Ｒ  １７０１−２：２０１６に従って、アセトアルデヒド分解試験を行い、アセトアルデヒドの除去性能（除去率）を評価した。
具体的には、光触媒構造体を、常圧流通式反応装置に０．２ｇ充填し、光触媒構造体に光照射しながら、有臭の有機物であるアセトアルデヒドを含む気体を反応装置に供給し、該気体を光触媒構造体に３時間接触させ、反応後のアルデヒドの濃度を測定した。測定結果に基づき、アルデヒドの供給濃度ＣＡ０と、反応後アルデヒド濃度ＣＡとを比較してアルデヒドの除去率（｛（ＣＡ０−ＣＡ）／ＣＡ０｝×１００）を算出した。
なお、アセトアルデヒド濃度の測定は、回収した生成ガスを、ガスクロマトグラフ分析法（ＧＣ／ＭＳ）により組成分析することにより行った。分析装置には、ＴＲＡＣＥ １
３１０ＧＣ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、検出器：熱伝導度検出器）を用いた。また、光源には、１５０Ｗの水銀ランプを使用した。
本実施例では、アセトアルデヒドの除去率（％）が、３５％以上である場合を光触媒活性（分解能）が優れていると判定して「◎」、２０％以上３５％未満である場合を光触媒活性が良好であると判定して「○」、７％以上２０％未満である場合を光触媒活性が良好ではないものの合格レベル（可）であると判定して「△」、７％未満である場合を光触媒活性が劣る（不可）と判定して「×」とした。【０１１３】
（２）耐久性（寿命）
耐久性は、以下の条件で評価した。
まず、上記評価（１）で使用した光触媒構造体を回収し、６５０℃で、１２時間加熱して、加熱後の光触媒構造体を作製した。次に、得られた加熱後の光触媒構造体を用いて、上記評価（１）と同様の方法により、アセトアルデヒド除去性能を評価した。
さらに、加熱前の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率（上記評価（１）で求めた除去率）と比較して、加熱後の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率が、どの程度維持されているかを比較した。具体的には、加熱前の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率に対する、上記加熱後の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率（本評価（２）で求めた除去率）の百分率（％）を算出した。
本実施例では、加熱後の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率（本評価（２）で求めた除去率）が、加熱前の光触媒構造体によるアルデヒドの除去率（上記評価（１）で求めた除去率）に比べて、８０％以上維持されている場合を耐久性（耐熱性）が優れていると判定して「◎」、６０％以上８０％未満維持されている場合を耐久性（耐熱性）が良好であると判定して「○」、４０％以上６０％未満維持されている場合を耐久性（耐熱性）が良好ではないものの合格レベル（可）であると判定して「△」、そして４０％未満に低下している場合を耐久性（耐熱性）が劣る（不可）と判定して「×」とした。【０１１４】
なお、比較例２についても、上記評価（１）および（２）と同様の性能評価を行った。比較例２は、担体そのものであり、光触媒物質は有していない。そのため、上記性能評価では、光触媒構造体に替えて、比較例２の担体のみを充填した。結果を表２に示す。【０１１５】
【表１】
2018221702.tif 000003
【０１１６】
【表２】
2018221702.tif 000004
【０１１７】
表１および２から明らかなように、断面観察により担体の内部に光触媒物質が保持されていることが確認された光触媒構造体（実施例１〜９６）は、単に光触媒物質が担体の外表面に付着しているだけの光触媒構造体（比較例１、２）と比較して、優れた光触媒活性を示し、光触媒としての耐久性にも優れていることが分かった。【０１１８】
一方、光触媒物質を何ら有していない比較例２の担体そのものは、光触媒活性は殆ど示さず、実施例１〜９６の光触媒構造体と比較して、光触媒活性および耐久性の双方が劣っていた。【０１１９】
また、担体の外表面にのみ光触媒物質を付着させた比較例１、２の光触媒構造体は、光触媒物質を何ら有していない比較例２の担体そのものと比較して、光触媒活性は改善されるものの、実施例１〜９６の光触媒構造体に比べて、光触媒としての耐久性は劣っていた。【０１２０】
また、上記のような優れた光触媒活性を有する光触媒構造体を含有する実施例１〜９６の光触媒構造体組成物によれば、優れた防汚性を発揮し得る、光触媒層が得られる。【０１２１】
また、光触媒物質が担体内に保持されている光触媒構造体を含む実施例１〜９６の光触媒構造体組成物では、バインダ材料と光触媒物質とが直接接触することが効果的に防止されている。そのため、光触媒構造体組成物では、バインダ材料の劣化が抑制され、長期にわたり優れた安定性が発揮されることがわかった。これに対して、光触媒物質が担体の外表面に付着しているだけの光触媒構造体を含む比較例１、２の光触媒構造体組成物では、バインダ材料と光触媒物質とが直接接触する構成となるため、光触媒構造体組成物に光が照射される環境下では、光触媒物質の光触媒活性によりバインダ材料が劣化し易く、実施例１〜９６の光触媒構造体組成物に比べて、安定性に劣ることが確認された。【０１２２】
さらに、実施例１〜９６の光触媒被覆材を構成する光触媒層に含まれる光触媒構造体は、断面観察により担体の内部に光触媒物質が保持されていることが確認された。このような光触媒構造体は、比較例１、２の光触媒被覆材を構成する光触媒層に含まれる、単に光触媒物質が担体の外表面に付着しているだけの光触媒構造体に比べて、優れた光触媒活性を示し、光触媒としての耐久性にも優れていることが分かった。【０１２３】
上記のような優れた光触媒活性を有する光触媒構造体を含有する光触媒層を備える実施例１〜９６の光触媒被覆材は、光触媒層の表面において優れた防汚性が発揮される。【０１２４】
また、このような光触媒被覆材では、光触媒物質は、担体の内部に保持されて、基材上に存在するため、基材と光触媒物質とが直接接触することが効果的に防止されている。そのため、光触媒被覆材では、基材の劣化が抑制され、長期にわたり優れた安定性が発揮されることがわかった。これに対して、光触媒物質が担体の外表面に付着しているだけの光触媒構造体を含有する光触媒層を備える比較例１、２の光触媒被覆材では、基材と光触媒物質とが直接接触する構成となるため、光触媒被覆材に光が照射される環境下では、光触媒物質の光触媒活性により基材が劣化し易く、実施例１〜９６の光触媒被覆材に比べて、安定性に劣ることがわかった。【０１２５】
［他の実施態様］
アセトアルデヒドを分解するために光触媒構造体を使用する方法であって、
前記光触媒構造体が、ゼオライト型化合物で構成される多孔質構造の担体と、前記担体に内在する金属微粒子とを備え、前記担体が互いに連通する通路を有し、前記金属微粒子が、前記担体の少なくとも前記通路の拡径部に存在していることを特徴とする、光触媒構造体を使用する方法。
【符号の説明】
【０１２６】
１  光触媒構造体
１０  担体
１０ａ  外表面
１１  通路
１１ａ  孔
１２  拡径部
２０  光触媒物質
３０  光触媒物質
ＤＣ    平均粒径
ＤＦ    平均内径
ＤＥ    内径
【図１】
2018221702.tif 000005
【図２】
2018221702.tif 000006
【図３】
2018221702.tif 000007
【図４】
2018221702.tif 000008
【図５】
2018221702.tif 000009
【国際調査報告】
2018221702.tif 000010
2018221702.tif 000011
2018221702.tif 000012
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