(57)【要約】【課題】光触媒へ照射する光の管理が容易であり、しかも可視光でも作動し、高効率の光触媒作用が得られ、製造の容易な可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、気孔率が８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、（ｂ）シリコン、並びに、炭化ケイ素、（ｄ）アモルファス炭素、（ｅ）チタン、並びに、炭素、からなる群より選ばれる何れか一種からなるスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔率が８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭化ケイ素とシリコンとからなるスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなるとともに、
前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、シリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が０．１〜４であることを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター。
【請求項２】
表面にアナタース型の酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、
前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、
炭化ケイ素とシリコンとからなると共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されていることを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター。
【請求項３】
表面にアナタース型の酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、
前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、
アモルファス炭素からなると共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されていることを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター。
【請求項４】
気孔率が８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭素とチタンとからなるスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなるとともに、
前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、チタンと炭素との組成のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内であることを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター。
【請求項５】
表面にアナタース型の酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、
前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、
炭素とチタンとからなると共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されていることを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを備えていることを特徴とする浄化装置。
【請求項７】
両端に流体導入口と流体出口が設けられるとともに外部には可視光及び／または紫外線を透過できる透光域が設けられた容器と、前記容器の内部に収容された光触媒フィルターとを備え、前記透光域から受光した可視光及び／または紫外線により光触媒フィルターが前記流体導入口から流入した流体を浄化して前記流体出口から排出する可視光応答型の浄化装置であり、
前記光触媒フィルターが、前記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを平板状に形成したフィルターユニットで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の浄化装置。
【請求項８】
流体導入口と流体出口とが両端に設けられた容器と、前記容器の内部に収容され内部に円筒状空隙が設けられたリング状光触媒フィルターと、前記リング状光触媒フィルターの円筒状空隙内に設けられ可視光及び／または紫外線を照射できる光源とを備え、前記光源から照射された可視光及び／または紫外線により光触媒フィルターが前記流体導入口から流入した流体を浄化して前記流体出口から排出する可視光応答型の浄化装置であり、
前記光触媒フィルターが、前記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターをリング状に形成したフィルターユニットで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の浄化装置。
【請求項９】
炭化ケイ素とシリコンとを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成することを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１０】
スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化し、さらに、１３００℃以上で反応焼結させて得られた焼結体に、さらに、１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させて前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項９に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１１】
前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化し、さらに、１３００℃以上で反応焼結させて得られた焼結体に、さらに、１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１２】
前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を０．１〜２の範囲内にする量の上記シリコン粉末を用いて、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１３】
前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、上記反応焼結により得られた焼結体に、シリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）を０．１〜４にする量のシリコンを含浸させて、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１４】
アモルファス炭素からなると共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成することを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１５】
スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂を含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させて前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１４に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１６】
前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂を含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１７】
炭素とチタンとからなると共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成することを特徴とする可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１８】
スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂とチタン粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させて前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１７に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項１９】
前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂とチタン粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【請求項２０】
前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、チタンと炭素との組成のモル比（Ｔｉ／Ｃ）を０．１〜２の範囲内にする量のチタン粉末を用いて、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１８または１９に記載の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター及びその製造方法並びに上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを用いた浄化装置に関するものであり、より詳しくは、紫外線の他に可視光でも高効率の光触媒作用が得られる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター及びその製造方法、並びに、ＮＯx等の有害物を含む汚染空気の浄化や汚染水の清浄化等を高効率に行うことができる浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンは太陽や蛍光灯等の光、特に紫外線による光触媒作用でその表面に強力な酸化力が生まれる。この結果、酸化チタンが、該酸化チタンと接触している有機化合物や細菌等の有害物質を除去することができることは、よく知られている（例えば日本国特許第２８８３７６１号公報参照、公開日：１９９３年６月２２日、登録日：１９９９年２月５日、以下、特許文献１と記す）。しかしながら、酸化チタンは粉末状であるため、そのままの状態で使用すると、粉末状の酸化チタン（酸化チタン粉末）が気体や流体中に拡散してしまう。このため、酸化チタンを使用する場合、酸化チタン粉末を固定化する必要がある。この酸化チタン粉末を固定化する方法により、有害物質と酸化チタンとが接触する確率が大きく支配される。さらに、このとき光が酸化チタンに届かなければ光触媒作用は得られない。そして酸化チタンを固定化する対象としては、従来、特許文献１にも記載されているような各種形状の基板、あるいは、膜状体、ガラスビーズ、シリカゲル、ステンレスウール等、様々のものが提案されている。
【０００３】
本願発明者等の一人も、微細中空ガラス球状体に酸化チタンを被覆した浄化装置を提案した（日本国公開公報である特開２００１−１７９２４６号公報参照、公開日：２００１年７月３日、以下、特許文献２と記す）。図示はしないが、この浄化装置は光源と外套管との間の空隙に多数の酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体を充填したものであり、簡単な操作で、しかも二次公害のおそれなしに汚染流体を浄化し得るものであった。しかし、このような微細中空ガラス球状体もまた紫外線が酸化チタンに十分に届くとは言い難く、さらなる光触媒作用の向上が望まれている。
【０００４】
以上のように、本願発明者の一人が提案した特許文献２の浄化装置は、画期的ではあったが、光触媒の作用効果を最大限まで引き出したとまでは言えないものであった。
【０００５】
また、光触媒の利用が拡大するにつれ、紫外線領域だけでなく、太陽光等の可視光で高効率に機能する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターに対する期待が高まっている。太陽光等で汚染空気の浄化や汚染水の清浄化が高効率に行えれば、電力も要らず、飛躍的に光触媒の用途を拡大するものと期待される。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、光触媒へ照射する光の管理が容易であり、しかも可視光でも作動し、高効率の光触媒作用が得られ、製造の容易な可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また本発明のさらなる目的は、光触媒へ照射する光の管理が容易で、可視光でも高効率の光触媒作用が得られる浄化装置を提供することにある。
【０００８】
本願発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した。浄化作用を向上させるためには流体と接する確率が高いフィルターが好適であり、セラミックハニカムや３次元セラミックフォームフィルター（以下、３次元セラミックフィルターと記す）、中でも３次元セラミックフィルターが、最も流体と接触する確率が高い。例えば、従来、ブリジストン株式会社から販売されている鋳鉄用セラミックフォームフィルターも３次元セラミックフィルターの１つであるが、従来の３次元セラミックフィルターは、光を透過させることは想定外である。
【０００９】
上記鋳鉄用セラミックフォームフィルターは、スポンジに炭化ケイ素粉末スラリーを含浸後、余剰スラリーの除去を行った後、乾燥、焼成して多孔質炭化ケイ素構造体として作成したものである。その物性値は、公称では、気孔率は約８５％、嵩密度約０．４２ｇ／ｃｍ３となっている。
【００１０】
しかしながら、本願発明者等が鋭意検討した結果、上記鋳鉄用セラミックフォームフィルターのような３次元セラミックフィルターに光触媒を固定化しても、蛍光灯のような可視光では光触媒作用を発揮しないことがわかった。
【００１１】
すなわち、上記鋳鉄用セラミックフォームフィルターは、炭化ケイ素の粉末を焼結法で作製するため、スポンジ状骨格の架橋部分ではスラリーをある程度肉厚にしないと強度的に弱くなる。そこで、これを避けるためスラリーを肉厚にすると、気孔率が８５容量％よりも低くなり、余剰スラリーがセルとなる部分の目を塞ぎ、スポンジ状骨格の架橋太さも太くなる。また、セルの大きさが小さくなればなるほど、余剰スラリーのため目が塞がれる。
【００１２】
つまり、上記従来の３次元セラミックフィルターは、光を透過させることは想定外であるのみならず、焼結法で作製するため、ある程度肉厚に形成する必要があり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなり、前記したように、気孔率が８５容量％よりも低くなる上に、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞ぎ、流れを遮断し、内部に十分光が通らないものであった。
【００１３】
以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、気孔率が８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、
（ａ）炭素、並びに、シリコン及び／またはシリコン合金、
（ｂ）シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、炭化ケイ素、
（ｃ）シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、窒化ケイ素、
（ｄ）炭素、
（ｅ）チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属、並びに、炭素、
からなる群より選ばれる何れか一種を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる。
【００１４】
また、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００１５】
また、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００１６】
さらに、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、
窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００１７】
さらに、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素を含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されている。
【００１８】
また、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されている。
【００１９】
また、以下に説明する浄化装置は、前記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを備えている。
【００２０】
さらに、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法は、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成する。
【００２１】
また、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法は、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成する。
【００２２】
また、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法は、窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成する。
【００２３】
さらに、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法は、炭素を含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成する。
【００２４】
さらに、以下に説明する可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターの製造方法は、炭素と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成する。
【００２５】
上記の各構成によれば、光触媒へ照射する光の管理が容易であり、しかも可視光でも作動し、高効率の光触媒作用が得られ、製造の容易な可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター及びその製造方法を提供することができる。
【００２６】
また、上記の各構成によれば、光触媒へ照射する光の管理が容易で、可視光でも高効率の光触媒作用を得ることができる浄化装置を提供することができる。
【００２７】
以下に、本発明についてより詳細に説明する。
【００２８】
先ず、本発明の実施の一形態にかかる浄化装置について、図１に基づいて説明する。図１は本発明の実施の一形態における透光窓を備えた浄化装置の断面図である。
【００２９】
図１において、１は樹脂等で形成された平板状の容器、１ａは流体導入口、１ｂは流体出口、１ｃは内部流路をジグザクに構成するための仕切り板である。また、図１中、２は骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下、気孔率が８５容量％以上で、炭素、あるいはモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のシリコンと炭素、またはモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が０．１〜４の範囲内のシリコンと炭化ケイ素、モル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のチタンと炭素とによって構成され、表面に酸化チタンが被覆された可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターである。なお、上記チタンに代えて、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、バナジウム、クロム、マンガンから選ばれた少なくとも１種の金属を採用してもよい。この可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター２は、５ｍｍ〜３０ｍｍ、好適には５ｍｍ〜２０ｍｍの厚さの平板状のフィルターユニットで構成されており、図１に示すようにジグザクの内部流路内に積層して容器１内に収容される。なお、仕切り板１ｃは１ｍｍ程度の薄い板であり、可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター２の積層には妨げとならない。また、可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター２の大きさは上述の５ｍｍ〜３０ｍｍに限られるものではなく、ブロックに近いフィルターユニットを組み合わせて使用してもよい。また、３は平板状の容器１の正面に設けられた透明なガラスや樹脂製板等の透光窓（本発明の透光域）であり、外表面全体を透光域としてもよい。なお、図１に示す浄化装置は物理的な濾過を行わず、流体導入口１ａの上流に、図示しない物理的なフィルター要素が置かれている。
【００３０】
流体導入口１ａから導入された流体は、容器１内に入り、透光窓３を透過した外部からの可視光または紫外線等によって、高効率の光触媒作用を受け、ジグザクの内部流路を流れて流体出口１ｂから流出する。上記内部流路は、ジグザクであるため、流路長さを大きくとることができ、コンパクトな構成で効率的な処理を行うことができる。また、上記の浄化装置は、平板状のフィルターユニットを積層して利用するため、内部にまで光が届くとともに、整形と組み立てとが容易である。
【００３１】
以上のように、図１にかかる浄化装置は、両端に流体導入口１ａと流体出口１ｂとが設けられると共に外部（外壁）には可視光及び／または紫外線を透過できる透光域が設けられた容器１と、前記容器１の内部に収容された光触媒フィルターとを備え、前記透光域から受光した可視光及び／または紫外線により光触媒フィルターが前記流体導入口１ａから流入した流体を浄化して前記流体出口１ｂから排出する可視光応答型の浄化装置であり、前記光触媒フィルターが、本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを平板状に形成したフィルターユニットで構成されている。
【００３２】
上記の浄化装置によれば、外表面の少なくとも一部に、例えば透明なガラスや樹脂製板等を設ける等して、透光域（外表面の一部となる透光窓を設けるものでも、外表面全体を透光域とするものでもよい）を設けることで、流体を流すことができると共に、太陽光等の可視光、あるいは紫外線、もしくはその双方を透過させることができる。また、５ｍｍ〜３０ｍｍ、好適には５ｍｍ〜２０ｍｍの厚さの平板状のフィルターユニットを利用することで、内部にまで光が届くと共に、整形と組み立てとが容易であり、太陽等の可視光を使う場合、運転に費用がかからず、低コストで、汚染物質を含むガスや液体に対して高効率の光触媒作用が得られる浄化装置を提供することができる。
【００３３】
次に、本発明の実施の他の形態にかかる浄化装置について、図５に基づいて説明する。図５は本発明の実施の他の形態における、内部光源を備えた浄化装置の断面図である。
【００３４】
なお、図１では平板状で透光窓（透光域）から紫外線を照射する浄化装置について例示したが、図５の浄化装置は、容器４内部、より具体的には容器４の内管７内に光源６を設けている。
【００３５】
すなわち、本発明の浄化装置は、本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを使用し、透光域から光を照射したり、リング状にして、流体を流すと共に中央の空隙内部の光源から光を照射したりすることで、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター内部に光を導入するようになっている。
【００３６】
図５において、４は円筒状の容器、４ａは流体導入口、４ｂは流体出口、５はリング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター、７は内管である。
【００３７】
上記リング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター５としては、前記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター２と同様の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを使用することができる。すなわち、図５中、５は骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下、気孔率が８５容量％以上で、炭素、あるいはモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のシリコンと炭素、またはモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が０．１〜４の範囲内のシリコンと炭化ケイ素、モル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のチタンと炭素とによって構成され、表面に酸化チタンが被覆された可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを使用することができる。また、図５に示す浄化装置においても、前記図１に示す浄化装置同様、チタンに代えて、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、バナジウム、クロム、マンガンから選ばれた少なくとも１種の金属を採用してもよい。
【００３８】
上記リング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター５は、内径２０〜４０ｍｍ、外径５０〜８０ｍｍ、高さ２０〜３０ｍｍのリング状のフィルターユニットであり、図５に示すように内管７の長手方向、つまり、光源６の長手方向に沿って積層して容器４内に収容される。なお、図５に示す浄化装置において、６としては、ブラックライトや殺菌灯、蛍光灯等の光源が使用される。また、７には透光性のあるガラスや樹脂等の内管が使用される。８は物理的フィルターであり、図５に示す浄化装置においては、物理的フィルター８は、流体導入口４ａのリング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター５への入口と、流体出口４ｂのリング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター５からの出口とに設けられている。
【００３９】
図５に示す浄化装置においても、流体導入口４ａから導入された流体は、容器４内に入り、光源６からの可視光または紫外線等によって、高効率の光触媒作用を受けた後、流体出口４ｂから流出する。上記浄化装置はコンパクトな構成であり、光触媒へ照射する光の管理が容易で、高効率の光触媒作用を得ることができる。
【００４０】
以上のように、図５に示す浄化装置は、流体導入口４ａと流体出口４ｂとが両端に設けられた容器４と、前記容器４の内部に収容され、内部に円筒状空隙が設けられたリング状光触媒フィルターと、前記リング状光触媒フィルターの円筒状空隙内に設けられ可視光及び／または紫外線を照射できる光源６とを備え、前記光源６から照射された可視光及び／または紫外線により光触媒フィルターが前記流体導入口４ａから流入した流体を浄化して前記流体出口４ｂから排出する可視光応答型の浄化装置であり、前記光触媒フィルターが、本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターをリング状に形成したフィルターユニットで構成されている。
【００４１】
上記の構成によれば、汚染物質を含むガスや液体に対して高効率の光触媒作用が得られる浄化装置を提供することができる。特に、図５に示す浄化装置は、流体導入口４ａと流体出口４ｂとが両端に設けられた容器４内にリング状のフィルターユニットを設置するため、組み立てが容易であり、リング状のフィルターユニット内部の円筒状空隙に、直接または内管７を介して、ブラックライトや殺菌灯、さらには蛍光灯を配置することにより、容易に上記浄化装置を提供することができる。
【００４２】
なお、上記した具体例においては、前記したように、骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下、気孔率が８５容量％以上で、炭素、あるいはモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のシリコンと炭素、またはモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が０．１〜４の範囲内のシリコンと炭化ケイ素、モル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内のチタンと炭素とによって構成され、表面に酸化チタンが被覆された可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを例に挙げて説明したが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００４３】
本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターとしては、気孔率が８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、下記（ａ）〜（ｅ）；
（ａ）炭素、並びに、シリコン及び／またはシリコン合金、
（ｂ）シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、炭化ケイ素、
（ｃ）シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、窒化ケイ素、
（ｄ）炭素、
（ｅ）チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属、並びに、炭素、
からなる群より選ばれる何れか一種を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターが挙げられる。
【００４４】
そのうち、例えば、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が（ａ）炭素、並びに、シリコン及び／またはシリコン合金を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成することにより容易に製造することができる。
【００４５】
つまり、上記視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００４６】
なお、本発明において、酸化チタンを含む溶液としては、アモルファス状またはアナタース型の酸化チタン微粉末を含むスラリーや酸化チタンのゾルがある。また、酸化チタンを生成する溶液としては、熱分解や化学分解後に酸化チタンを形成するチタンの塩化物、硝酸化合物、硫酸化合物、有機化合物等、どのようなものでもよい。
【００４７】
上記溶液に使用される溶媒としては、具体的には、例えば、水、塩酸水溶液等が挙げられる。また、上記溶液中の酸化チタンの濃度としては、１回の処理で十分な量を得ることができることから、５重量％〜１０重量％の範囲内が好適である。
【００４８】
なお、後述する実施例では、酸化チタンを含む溶液として、市販の光触媒用酸化チタンコーティング剤（テイカ株式会社製、商品名「ＴＫＣ−３０３」）を使用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、架橋部分（３次元の網目状の骨格部分）により微細セルが多数繋がった構成であり、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体であるため、酸化チタン、つまり光触媒を、容易に固定することができると共に、光触媒へ照射する光の管理が容易である。また、光透過率が高く、酸化チタンの付着率を上げることができると共に、例えば炭素とシリコンとで形成され、フリーのシリコン（遊離シリコン）が存在することにより、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる。さらに、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成した酸化チタンによって高効率の光触媒作用を発現させることができ、また、製造が容易である。
【００５０】
ここで、１００℃〜８００℃で焼成する理由は、１００℃より低い温度で焼成したときは、光触媒である酸化チタンがフィルターに固着し難く、酸化チタンの定着が十分ではなく、焼成温度が上がると、結晶子径が大きくなり、光触媒としての活性が低下すると共に、８００℃より高い温度で焼成したときは、酸化チタンが、光触媒として活性のある酸化チタンの結晶構造であるアナタース型からルチル型に変化してしまうことから、光触媒としての浄化効率が低下するためである。
【００５１】
すなわち、本発明にかかる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、前記したように、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）表面に、アナタース型の酸化チタンが形成（固定）されている構成を有している。
【００５２】
なお、炭素を含むスポンジ状多孔質体は、炭素の酸化が始まる５００℃以下での焼成が望ましいが、５００℃以上の酸化雰囲気でも短時間で処理すれば炭素を酸化させないで処理することができる。また炭素は樹脂等の炭素化から生じるアモルファス状炭素が強度的にも優れるので、望ましい。
【００５３】
また、前記した本発明の方法によれば、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として、例えば炭化ケイ素の粉末を使用して焼結法により作製した３次元セラミックフィルターを使用する場合と異なり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなって気孔率が低下したり、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞いだりせず、蛍光灯のような可視光でも十分に光触媒作用を発揮させることができる。
【００５４】
なお、本願発明者等の一人は、光触媒とは関係なく、本出願に先だって、ほとんど目が潰れることがないスポンジ状骨格の架橋部分が原料のものとほぼ同じ程度に細い新たな３次元セラミックフィルターの開発を行った。すなわち、スポンジ等の多孔質構造体の有形骨格に、炭素源としての樹脂及びシリコン粉末を含んだスラリーを含浸後、不活性雰囲気下で、９００℃〜１３００℃で炭素化後、真空、あるいは不活性雰囲気下の１３００℃以上の温度で反応焼結させ、溶融シリコンとの濡れ性のよい炭化ケイ素を生成させると同時に、体積減少反応に起因する気孔を生成させ、最終的には真空、或いは不活性化雰囲気下において、１３００℃〜１８００℃の温度で、この多孔質構造体にシリコンを溶融含浸することにより、セルとなる部分の目が余剰スラリーによって潰れることがほとんどない炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質材の製造を可能ならしめた（日本国公開公報である特開２００３−１１９０８５号公報参照、公開日：２００３年４月２３日（特願２００１−２３８５４７、特願２００１−２４８４８４に対応））。
【００５５】
従来は、３次元セラミックフィルターで光を透過させることは想定外であり、また、上記炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質材のように酸化チタンの皮膜を形成していないスポンジ状多孔質構造体は、波長２５４ｎｍの紫外線では、ＮＯｘガスの分解は可能であっても効果が非常に小さく、波長３６５ｎｍの紫外線ではＮＯｘガス濃度はほとんど低減しなかったが、上記のように原型構造体を使用することで、複雑な形状のものでも容易に製造が可能であり、セルが均一で、気孔率８５容量％以上、特に９０容量％以上の気孔率を実現することが可能となる。
【００５６】
よって、例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより容易に得ることができる。
【００５７】
例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されている構成とすることができる。
【００５８】
上記原型構造体（Ｃ）としては、波状あるいはハニカム状等の三次元網目構造を有し、炭素化時に熱分解する材料からなる構造体、例えば、波状に成形した紙の片面または両面に厚紙を貼り合せてなる、所謂ダンボール等を用いることができる。
【００５９】
上述した方法によれば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として炭素系耐熱性軽量多孔質複合材を使用した可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを容易に製造することができる。
【００６０】
このようなスポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、ポリウレタン等の高分子化合物製のスポンジ状の原型構造体（Ｃ）に、フェノール樹脂、フラン樹脂等の樹脂にシリコン粉末を含んだスラリーを含浸後、余剰のスラリーを除去し、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化することで製造することができる。このようにして得られる炭素化複合体は、原型構造体（Ｃ）が熱分解してなくなるため、樹脂が炭素化したアモルファス炭素部分とシリコン粉末とが混ざり合った構造体となり、スポンジ状の原型構造体（Ｃ）の形とほぼ同一のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を得ることができる。このため、上記の構成によれば、酸化チタンを固定化したとき、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の内部の光触媒にまで確実に光を到達させ、光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。アモルファス炭素は導電性であり、また、例えばシリコン粉末が加えられることで、フリーのシリコン（遊離シリコン）が存在することにより、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。
【００６１】
前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）における炭素並びにシリコン及び／またはシリコン合金（特にシリコン）の合計の割合は、これら成分がスポンジ骨格の基本となることより、体積割合で４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。つまり、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭素並びにシリコン及び／またはシリコン合金（特にシリコン）を主成分として含んでいればよいが、これら成分の合計の割合が、１００重量％、すなわち、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、例えば、炭素と、シリコン及び／またはシリコン合金（特にシリコン）とからなる構成を有していてもよい。また、上記炭素に対するシリコンの割合は、体積割合で６０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。
【００６２】
また、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内（具体的には、例えば、０．８、１．０等）であることがより好ましい。
【００６３】
このため、本発明においては、前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を０．１〜２の範囲内にする量のシリコン粉末及び／またはシリコン合金を使用（混合）して、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することが好ましい。
【００６４】
すなわち、上記スラリーは、上記条件を満足することができるようにその配合条件を適宜設定すればよく、その配合条件は、特に限定されるものではないが、上記スラリーの濃度があまりにも高いと、セル部分に膜が生じ、逆に上記スラリーの濃度が低いと、スラリー（液）が、乾燥時に落下してしまうため、使用成分等に応じて、上記問題を回避することができるように適宜設定されていることが望ましい。
【００６５】
例えば、フェノール樹脂と分散媒（例えばエタノール）との重量割合を例に挙げれば、上記スラリーは、３５重量％程度の濃度に調整されていることが、該スラリーを、前記原型構造体（Ｃ）に付着させるのに適していることから好ましい。
【００６６】
なお、上記スラリーに使用される分散媒としては、例えば、エタノール、メタノール等の分散媒を使用することができるが、特に限定されるものではない。これら分散媒のなかでも、フェノール樹脂の溶解度が高いことから、エタノール、メタノールが好適に使用される。
【００６７】
前記したように、スポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内である場合、原型構造体（Ｃ）と、得られるスポンジ状多孔質構造体（Ａ）とのスポンジ状骨格の太さの差がほとんどなく、スポンジ状骨格の形状を保持することができる。これにより、複雑な形状の３次元微細セル構造光触媒フィルターでも容易に製造することができ、セルが均一で、気孔率８５容量％以上、特に９０容量％以上が実現でき、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３以下、特に０．２ｇ／ｃｍ３以下で透光性があり、可視光でも作動する３次元微細セル構造光触媒フィルターを実現することができる。なお、上記嵩密度は、０．３ｇ／ｃｍ３以下（すなわち、０を超えて、０．３ｇ／ｃｍ３以下）であることが好ましく、より望ましくは、０．２ｇ／ｃｍ３以下である。なお、本発明において、上記嵩密度の下限値は、特に限定されるものではないが、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の嵩密度を考慮すれば、０．０５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。また、上記気孔率の上限値は、１００容量％未満であれば特に限定されるものではないが、９８容量％以下であることが好ましい。
【００６８】
同様に、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が（ｂ）シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、炭化ケイ素を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成することにより容易に製造することができる。
【００６９】
つまり、上記視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００７０】
上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた、架橋部分（３次元の網目状の骨格部分）により微細セルが多数繋がった構成であり、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体であるため光触媒を容易に固定することができると共に、光触媒へ照射する光の管理が容易である。また、光透過率が高く、酸化チタンの付着率を上げることができると共に、例えば炭化ケイ素とシリコンとで形成され、フリーのシリコン（遊離シリコン）が存在することにより、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる。
【００７１】
なお、このように、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、（ｂ）炭化ケイ素、並びに、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、あるいは、前記したように（ａ）炭素とシリコン及び／またはシリコン合金ではなく、炭素のみからなる場合でも可視光で光触媒作用があるが、上述したようにフリーのシリコンが存在することにより、可視光での光触媒作用をより効果的に発現させることができる。
【００７２】
また、この場合にも、前記したように、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成した酸化チタンによって高効率の光触媒作用を発現させることができ、さらに、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた、製造が容易である。
【００７３】
さらに、この場合においても、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として、例えば炭化ケイ素の粉末を使用して焼結法により作製した３次元セラミックフィルターを使用する場合と異なり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなって気孔率が低下したり、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞いだりせず、蛍光灯のような可視光でも十分に光触媒作用を発揮させることができる。
【００７４】
そして、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化し、さらに、１３００℃以上で反応焼結させることにより容易に得ることができる。
【００７５】
また、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、上記反応焼結により得られた焼結体に、さらに、１３００℃〜１８００℃でシリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させてなる構成を有していてもよい。
【００７６】
つまり、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化し、さらに、１３００℃以上で反応焼結させた後、上記反応焼結により得られた焼結体に、さらに、１３００℃〜１８００℃でシリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させてなる構成を有していてもよい。上記原型構造体（Ｃ）には、前記例示の原型構造体を使用することができる。
【００７７】
つまり、例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化し、さらに、１３００℃以上で反応焼結させた後、この反応焼結により得られた焼結体に、必要に応じて、１３００℃〜１８００℃でシリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されている構成とすることができる。
【００７８】
これにより、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として炭素系耐熱性軽量多孔質複合材を使用した可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを容易に製造することができる。
【００７９】
このようなスポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、以下のようにして得ることができる。先ず、ポリウレタン等の高分子化合物製のスポンジ状の原型構造体（Ｃ）に、フェノール樹脂、フラン樹脂等の樹脂及びシリコン粉末を含んだスラリーを含浸後、余剰のスラリーを除去し、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化する。有機物の熱分解を促進するためには、より好適には９００℃〜１３００℃にて炭素化する。このようにして得られる炭素化複合体は、スポンジ状の原型構造体（Ｃ）が熱分解してなくなるため、樹脂が炭素化した炭素部分とシリコン粉末とが混ざり合った構造体が得られる。次いで、この炭素化複合体を１３００℃以上の温度で反応燒結させ、溶融シリコンと濡れ性のよいポーラスな炭化ケイ素を生成し、この炭化ケイ素に、必要に応じて、１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させることで、スポンジ状の原型構造体の形とほぼ同一のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を得ることができる。
【００８０】
具体的には、例えば、フェノール樹脂に、シリコン粉末、及びエタノールを混合したスラリーにスポンジを浸し、十分に余分なスラリーを絞り、７０℃で１２時間乾燥させる。このスポンジを不活性雰囲気下で、８００℃〜１３００℃、好適には９００℃〜１３００℃の温度で炭素化し、更にアルゴン等の不活性雰囲気下でさらに昇温させて焼成すると、シリコン粉末がフェノール樹脂からの炭素と反応して炭化ケイ素になる。このため、例えば１３００℃〜１３２０℃程度で、炭素と、シリコンと、炭化ケイ素とが共存し始め、炭素源としてのフェノール樹脂とシリコン粉末との使用量（混合比率）にもよるが、例えば１４００℃〜１４５０℃程度で炭化ケイ素が優位になる。この場合、炭素リッチ（例えば、モル比でＳｉ／Ｃ＜１）であれば炭素も残り、スポンジ形状の炭素と炭化ケイ素との混合物が得られるが、炭素が少なければ（例えばモル比でＳｉ／Ｃ＞１）、スポンジ形状の炭化ケイ素とシリコンの混合物が得られ、Ｓｉ／Ｃ＝１であれば炭化ケイ素のみが得られる。
【００８１】
このため、反応燒結によって得られた上記炭化ケイ素に、必要に応じて、１３００℃〜１８００℃でシリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させることで、上記成分にさらにシリコン及び／またはシリコン合金を含み、且つ、スポンジ状の原型構造体の形とほぼ同一のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を得ることができる。
【００８２】
上述した構成によれば、酸化チタンを固定化したとき、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の内部の光触媒にまで確実に光を到達させ、光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。そして、この場合にも、フリーのシリコン（遊離シリコン）が存在することにより、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。
【００８３】
なお、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）における、炭化ケイ素、並びに、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種（特にシリコン）の合計の割合は、これら成分がスポンジ骨格の基本となることより、体積割合で４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。つまり、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭化ケイ素、並びに、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種（特にシリコン）を主成分として含んでいればよいが、これら成分の合計の割合が、１００重量％、すなわち、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とからなる構成、例えば、前記したように、炭化ケイ素と炭素とからなる構成であってもよく、さらにシリコン及び／またはシリコン合金とを含む構成であってもよい。また、前記したように、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭化ケイ素と、シリコン及び／またはシリコン合金とからなる構成であってもよく、上記シリコン及び／またはシリコン合金は、炭化ケイ素と炭素とからなるスポンジ状骨格あるいは炭化ケイ素からなるスポンジ状骨格、若しくは、炭化ケイ素とシリコン及び／またはシリコン合金とからなるスポンジ状骨格に、溶融含浸されていてもよい。
【００８４】
また、この場合、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、例えばシリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が、０．１〜２の範囲内であることが好ましい。また、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、シリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させてなる構成である場合には、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、例えばシリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が、０．１〜４の範囲内であることがより好ましい。
【００８５】
このため、本発明においては、前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、シリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）を０．１〜２の範囲内にする量のシリコン及び／またはシリコン合金を使用（混合）、例えば、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内となるようにシリコン粉末及び／またはシリコン合金を使用（混合）して、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することが好ましい。また、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、シリコン及び／またはシリコン合金を溶融含浸させてなる構成である場合には、前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、シリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）を０．１〜４にする量、もしくは、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を０．１〜４にする量のシリコン及び／またはシリコン合金を含浸させて、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することが好ましい。
【００８６】
上記スラリーは、上記条件を満足することができるようにその配合条件を適宜設定すればよく、その配合条件は、特に限定されるものではない。この場合にも、上記スラリーは、前記したように、使用成分等に応じて、前記原型構造体（Ｃ）に付着させるのに適した濃度に設定されていることが望ましく、フェノール樹脂と分散媒（例えばエタノール）との重量割合を例に挙げれば、例えば、３５重量％程度の濃度に調整されていることが好ましい。また、この場合にも、上記スラリーに使用される分散媒としては、例えば前記例示の分散媒を使用することができる。
【００８７】
前記したように、スポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下で、シリコンと炭化ケイ素との組成のモル比（Ｓｉ／ＳｉＣ）が０．１〜２（含浸溶融であれば０．１〜４）の範囲内である場合、原型構造体（Ｃ）と、得られるスポンジ状多孔質構造体（Ａ）とのスポンジ状骨格の太さの差がほとんどなく、スポンジ状骨格の形状を保持することができる。これにより、複雑な形状の３次元微細セル構造光触媒フィルターでも容易に製造することができ、この場合にも、セルが均一で、気孔率８５容量％以上、特に９０容量％以上が実現でき、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３以下、特に０．２ｇ／ｃｍ３以下で透光性があり、可視光でも作動する３次元微細セル構造光触媒フィルターを実現することができる。
【００８８】
なお、前記シリコン合金は、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、クロミウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、前記スラリーが、例えば上記シリコン合金、またはこれらシリコン合金とシリコン粉末との混合物を含むことで、例えば、前記焼結体にシリコンを溶融含浸させるときでも容易に含浸させることができ、スポンジ状骨格を容易に形成することができる。
【００８９】
なお、上記した反応においては、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下で炭素化することにより、（ｂ）シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、炭化ケイ素、を含むスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を作製したが、上記炭素化を窒素ガス雰囲気下で行うことで、上記シリコンの窒化反応により窒化ケイ素を含むスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を得ることができる。
【００９０】
すなわち、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が（ｃ）シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、窒化ケイ素炭素を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより容易に製造することができる。
【００９１】
つまり、上記視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成することにより構成されている。
【００９２】
上記の構成によれば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とを含む気孔率８５％以上のスポンジ状多孔質構造体であるため、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた光触媒を容易に固定することができると共に、光触媒へ照射する光の管理が容易である。また、光透過率が高く、酸化チタンの付着率を上げることができる。また、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば炭素を含んで形成され、導電性であるため、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる。なお、炭素は樹脂等の炭素化から生じるアモルファス状炭素が強度的にも優れるので、望ましい。また、この場合にも、前記したように、酸化雰囲気下において１００℃〜８００℃で焼成した酸化チタンによって高効率の光触媒作用を発現させることができ、さらに、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた、製造が容易である。
【００９３】
さらに、この場合においても、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として、例えば炭化ケイ素の粉末を使用して焼結法により作製した３次元セラミックフィルターを使用する場合と異なり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなって気孔率が低下したり、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞いだりせず、蛍光灯のような可視光でも十分に光触媒作用を発揮させることができる。
【００９４】
上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、窒素雰囲気下において８００℃〜１５００℃で熱処理(窒素雰囲気焼成)して炭素化とシリコンの窒化反応とを行うことにより容易に得ることができる。
【００９５】
つまり、例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、シリコン粉末及び／またはシリコン合金とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、窒素雰囲気下において８００℃〜１５００℃で熱処理して炭素化とシリコンの窒化反応とを行うことにより形成されるスポンジ状骨格から構成されている構成とすることができる。
【００９６】
これにより、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として炭素系耐熱性軽量多孔質複合材を使用した可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを容易に製造することができる。
【００９７】
このようなスポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、以下のようにして得ることができる。先ず、例えば、フェノール樹脂に、シリコン粉末、及びエタノールを混合したスラリーにスポンジを浸し、十分に余分なスラリーを絞り、７０℃で１２時間乾燥させる。このスポンジを窒素雰囲気下で、例えば１５００℃まで昇温させて８００℃〜１５００℃の温度で炭素化すると、先ず炭素化が開始され、その後、１１００℃以上の温度でシリコンの窒化反応が生じ、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）が生成する。なお、炭化ケイ素も反応時間により生成する。この場合も、炭素とシリコンとのモル比並びに反応時間（反応速度）により、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の組成が異なり、例えば、前記したように炭素リッチであれば炭素も残り、スポンジ形状の炭素と窒化ケイ素と炭化ケイ素との混合物が得られる。なお、シリコンの窒化反応（Ｓｉ３Ｎ４）はシリコンの炭化反応（ＳｉＣ）よりも反応速度がかなり遅い。このため、上記フェノール樹脂とシリコン粉末との炭素化後も熱処理を継続して窒素雰囲気下で窒化反応させることにより、窒化ケイ素を含むスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を得ることができる。
【００９８】
この場合にも、前記スポンジ状の原型構造体（Ｃ）は熱分解してなくなり、この結果、スポンジ状の原型構造体（Ｃ）の形とほぼ同一のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）が得られる。このため、上記の構成においても、酸化チタンを固定化したとき、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の内部の光触媒にまで確実に光を到達させ、光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。
【００９９】
前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）における、窒化ケイ素、並びに、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種（特にシリコン）の合計の割合は、これら成分がスポンジ骨格の基本となることより、体積割合で４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。つまり、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、窒化ケイ素、並びに、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種（特にシリコン）を主成分として含んでいればよいが、これら成分の合計の割合が、１００重量％、すなわち、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、例えば、窒化ケイ素と、シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種とからなる構成、例えば、前記したように、窒化ケイ素と炭化ケイ素とからなる構成であってもよく、窒化ケイ素と炭化ケイ素と炭素とからなる構成であってもよく、窒化ケイ素とシリコン及び／またはシリコン合金とからなる構成であってもよい。  本発明によれば、前記したように、シリコンの窒化反応と炭化反応との反応速度の違いを利用して上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の組成を任意に変更することが可能であり、前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を０．１〜２の範囲内にする量のシリコン粉末及び／またはシリコン合金を使用（混合）して、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することが好ましい。
【０１００】
この場合にも、上記スラリーは、上記条件を満足することができるようにその配合条件を適宜設定すればよく、その配合条件は、特に限定されるものではない。すなわち、この場合にも、上記スラリーは、前記したように、使用成分等に応じて、前記原型構造体（Ｃ）に付着させるのに適した濃度に設定されていることが望ましく、フェノール樹脂と分散媒（例えばエタノール）との重量割合を例に挙げれば、例えば、３５重量％程度の濃度に調整されていることが好ましい。また、この場合にも、上記スラリーに使用される分散媒としては、例えば前記例示の分散媒を使用することができる。
【０１０１】
前記したように、スポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、シリコンと炭素との組成のモル比（Ｓｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内となるように、炭素源となる樹脂とシリコン及び／またはシリコン金属とを使用（混合）することで、原型構造体（Ｃ）と、得られるスポンジ状多孔質構造体（Ａ）とのスポンジ状骨格の太さの差がほとんどなく、スポンジ状骨格の形状を保持することができる。これにより、複雑な形状の３次元微細セル構造光触媒フィルターでも容易に製造することができ、この場合にも、セルが均一で、気孔率８５容量％以上、特に９０容量％以上が実現でき、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３以下、特に０．２ｇ／ｃｍ３以下で透光性があり、可視光でも作動する３次元微細セル構造光触媒フィルターを実現することができる。
【０１０２】
また、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が（ｄ）炭素を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、炭素を含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより容易に製造することができる。
【０１０３】
つまり、上記視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素を含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されている。
【０１０４】
上記の構成によれば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭素を含む気孔率８５％以上のスポンジ状多孔質構造体であるため、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた光触媒を容易に固定することができると共に、光触媒へ照射する光の管理が容易である。また、光透過率が高く、酸化チタンの付着率を上げることができる。さらに、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭素を含んで形成され、導電性であるため、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる。なお、炭素は樹脂等の炭素化から生じるアモルファス状炭素が強度的にも優れるので、望ましい。また酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成した酸化チタンによって高効率の光触媒作用を発現させることができ、さらに、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた、製造が容易である。なお、上記構成において酸化チタンの焼成を１００℃〜５００℃の範囲内にて行う理由は、前記したように、１００℃よりも低い温度で焼成したときは酸化チタンの定着が十分ではなく、５００℃よりも高い温度で焼成したときは、炭素の酸化が始まるからである。ただし、前記したように、５００℃以上の酸化雰囲気でも短時間で処理すれば炭素を酸化させないで処理することができる。
【０１０５】
さらに、この場合においても、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として、例えば炭化ケイ素の粉末を使用して焼結法により作製した３次元セラミックフィルターを使用する場合と異なり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなって気孔率が低下したり、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞いだりせず、蛍光灯のような可視光でも十分に光触媒作用を発揮させることができる。
【０１０６】
上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂を含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより容易に得ることができる。
【０１０７】
例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂を含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されている構成とすることができる。
【０１０８】
これにより、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として炭素系耐熱性軽量多孔質複合材を使用した可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを容易に製造することができる。
【０１０９】
このようなスポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、ポリウレタン等の高分子化合物製のスポンジ状の原型構造体（Ｃ）に、フェノール樹脂、フラン樹脂等の樹脂を含んだスラリーを含浸後、余剰のスラリーを除去し、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化することで製造することができる。この場合にも、上記原型構造体（Ｃ）は、熱分解してなくなるため、樹脂が炭素化したアモルファス炭素の構造体となり、スポンジ状の原型構造体（Ｃ）の形とほぼ同一のスポンジ状多孔質構造体を得ることができる。このため、上記の構成によれば、酸化チタンを固定化したとき、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）の内部の光触媒にまで確実に光を到達させ、光触媒作用を効果的に発現させることが容易となる。
【０１１０】
なお、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）における炭素の割合は、炭素が、粉末を繋ぐ骨格を形成する基本成分であるため、体積割合で、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがより一層好ましい。つまり、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭素を主成分として含んでいればよいが、炭素のみからなる構成を有していてもよい。
【０１１１】
この場合にも、上記スラリーは、上記条件を満足することができるようにその配合条件を適宜設定すればよく、その配合条件は、特に限定されるものではない。すなわち、この場合にも、上記スラリーは、前記したように、使用成分等に応じて、前記原型構造体（Ｃ）に付着させるのに適した濃度に設定されていることが望ましく、フェノール樹脂と分散媒（例えばエタノール）との重量割合を例に挙げれば、例えば、３５重量％程度の濃度に調整されていることが好ましい。また、この場合にも、上記スラリーに使用される分散媒としては、例えば前記例示の分散媒を使用することができる。
【０１１２】
また、スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が（ｅ）チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属、並びに、炭素、を含むスポンジ状多孔質構造（Ｂ）からなる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、炭素と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成することにより容易に製造することができる。
【０１１３】
つまり、上記視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造（Ｂ）を備えた可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターであって、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）が、炭素と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属とを含むと共に気孔率８５容量％以上のスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後に酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより構成されている。
【０１１４】
上記の構成によれば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、炭素と、上記金属とを含む気孔率８５％以上のスポンジ状多孔質構造体であるため、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた光触媒を容易に固定することができると共に、光触媒へ照射する光の管理が容易である。また、光透過率が高く、酸化チタンの付着率を上げることができる。さらに、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば炭素と上記金属とで形成され、導電性であるため、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる。なお、炭素は樹脂等の炭素化から生じるアモルファス状炭素が強度的にも優れるので、望ましい。また酸化雰囲気下において１００℃〜５００℃で焼成した酸化チタンによって高効率の光触媒作用を発現させることができ、さらに、上記可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターもまた、製造が容易である。なお、上記構成において酸化チタンの焼成を１００℃〜５００℃の範囲内にて行う理由は、前述した通りである。ただし、この場合にも、前記したように、５００℃以上の酸化雰囲気でも短時間で処理すれば炭素を酸化させないで処理することができる。
【０１１５】
さらに、この場合においても、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）として、例えば炭化ケイ素の粉末を使用して焼結法により作製した３次元セラミックフィルターを使用する場合と異なり、スポンジ状骨格の架橋太さの平均（骨部分の太さの平均値）が太くなって気孔率が低下したり、余剰スラリーが残ってセルとなる部分の目を塞いだりせず、蛍光灯のような可視光でも十分に光触媒作用を発揮させることができる。
【０１１６】
上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、スポンジ状骨格を有すると共に炭素化時に熱分解する原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属の粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより容易に得ることができる。
【０１１７】
例えば、上記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、スポンジ状骨格を有する高分子化合物、あるいは天然素材の繊維、糸または紙類からなる原型構造体（Ｃ）に、炭素源となる樹脂と、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属の粉末とを含んだスラリーを含浸させた後、この原型構造体（Ｃ）を、不活性雰囲気下において８００℃〜１３００℃で炭素化させることにより形成されるスポンジ状骨格から構成されている構成とすることができる。
【０１１８】
これにより、導電性であり、可視光でも光触媒作用を効果的に発現させることができる可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターを容易に製造することができる。
【０１１９】
なお、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）における炭素並びに上記金属の合計の割合は、これら成分がスポンジ骨格の基本となることより、体積割合で４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。つまり、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、炭素並びに上記金属を主成分として含んでいればよいが、これら成分の合計の割合が、１００重量％、すなわち、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が、例えば、炭素と上記金属とからなる構成を有していてもよい。
【０１２０】
また、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）中における金属の割合は、該金属が、炭素源としての樹脂によるアモルファス炭素で結合していることから、体積割合で６０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。
【０１２１】
この場合、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、例えば、炭素とチタンとからなることが好ましく、前記スポンジ状多孔質構造（Ｂ）を構成するスポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下であり、且つ、上記金属と炭素との組成のモル比、特に、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が炭素とチタンとからなる場合、チタンと炭素との組成のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が、０．１〜２の範囲内であることがより好ましい。
【０１２２】
このため、本発明においては、前記原型構造体（Ｃ）のスポンジ状骨格における架橋太さの平均を１ｍｍ以下とし、上記金属と炭素との組成のモル比、特に、前記スポンジ状多孔質構造体（Ａ）が炭素とチタンとからなる場合、チタンと炭素との組成のモル比（Ｔｉ／Ｃ）を、０．１〜２の範囲内にする量のチタン粉末を混合させて、前記原型構造体（Ｃ）の形状を保ったスポンジ状多孔質構造体（Ａ）を形成することが好ましい。
【０１２３】
この場合にも、上記スラリーは、上記条件を満足することができるようにその配合条件を適宜設定すればよく、その配合条件は、特に限定されるものではない。すなわち、この場合にも、上記スラリーは、前記したように、使用成分等に応じて、前記原型構造体（Ｃ）に付着させるのに適した濃度に設定されていることが望ましい。また、この場合にも、上記スラリーに使用される分散媒としては、例えば前記例示の分散媒を使用することができる。
【０１２４】
この場合、上記チタン粉末としては、表面酸化を防ぐため、水素化チタン粉末を用いることが望ましい。
【０１２５】
前記したように、スポンジ状骨格の架橋太さの平均が１ｍｍ以下で、前記金属、例えばチタンと炭素との組成のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内である場合、原型構造体（Ｃ）と、得られるスポンジ状多孔質構造体（Ａ）とのスポンジ状骨格の太さの差がほとんどなく、スポンジ状骨格の形状を保持することができる。これにより、複雑な形状の３次元微細セル構造光触媒フィルターでも容易に製造することができ、この場合にも、セルが均一で、気孔率８５容量％以上、特に９０容量％以上が実現でき、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３以下、特に０．２ｇ／ｃｍ３以下で透光性があり、可視光でも作動する３次元微細セル構造光触媒フィルターを実現することができる。
【０１２６】
なお、本発明において、前記した各スラリーは、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、からなる群より選ばれる少なくとも１種の粉末をさらに含んでいてもよい。すなわち、本発明において用いられる前記各スポンジ状多孔質構造体（Ａ）は、前記（ａ）〜（ｅ）における前記例示の成分以外に、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア等、上記粉末（セラミックス粉末）に基づく、１種または２種以上の成分を、さらに含んでいてもよい。
【０１２７】
このようにセラミックス粉末を添加することにより、炭素化焼成時のスポンジの収縮を少なくし、表面積を増加させることができる。これらセラミックス粉末は、例えば、炭素源として使用する前記樹脂に混合して使用することができる。なお、上記セラミックス粉末は、上記樹脂からの炭素に対して体積割合で、５０％以下のセラミックス粉末量となるように使用することが望ましい。
【０１２８】
なお、本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、本発明の実施の一形態にかかる、透光窓を備えた浄化装置の断面図である。
【図２（ａ）】図２（ａ）は、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフである。
【図２（ｂ）】図２（ｂ）は、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明する他のグラフである。
【図３】図３は、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を含む浄化装置を用いたＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフである。
【図４】図４は、本発明における他の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施の他の形態にかかる、内部光源を備えた他の浄化装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３０】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例によりなんら限定されるものではない。
【０１３１】
なお、以下の実施例及び比較例において、嵩密度は、容積と重量とを測定することにより計算した。また、気孔率は嵩密度と真密度とから計算した。さらに、酸化チタン付着重量は、前後の重量を測定することにより得た。比表面積は窒素ガス吸着法により測定した。
【０１３２】
〔実施例１〕
先ず、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状の形態を有し、スポンジ状骨格の架橋太さが約０．２ｍｍ、セル数が約１３個／２５ｍｍのポリウレタン製のスポンジ状原型構造体を、炭素源としてのフェノール樹脂及びシリコン粉末をＳｉ／Ｃ＝０．８のモル比の組成でエタノールと混合したスラリーに浸した。次いで、過剰のスラリーを除去した上記スポンジ状原型構造体を、アルゴン雰囲気下、１０００℃で１時間焼成して炭素化した。続いて、この炭素化したスポンジ状原型構造体を真空中、１４５０℃に昇温して反応焼結させ、得られた焼結体にシリコンを、炭素化後の重量の約１．４倍の割合で溶融含浸させることによりスポンジ状多孔質構造体を形成した。
【０１３３】
次に、上記スポンジ状多孔質構造体を、光触媒用酸化チタンコーティング剤（テイカ株式会社製、商品名「ＴＫＣ−３０３」）の溶液に浸漬し、乾燥した後、大気中等の酸化雰囲気において昇温速度１０℃／分で４００℃まで昇温して１時間保持した後、室温まで冷却することにより、上記スポンジ状多孔質構造体に酸化チタンを固定した。
【０１３４】
表１に、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体と後述する比較例に記載の試料とにおける嵩密度、気孔率、酸化チタン付着重量、光透過率をまとめて示す。
【０１３５】
【表１】
2011000589.tif 000003
【０１３６】
上記のようにして得られた本実施例にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）とシリコン（Ｓｉ）とのモル比が約１：１であり、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状であって、表１に示すように嵩密度が０．１４ｇ／ｃｍ３、気孔率が９４．８容量％、比表面積が約０．１ｍ２／ｇであった。
【０１３７】
このように、実施例１の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状形態を有し、ポリウレタン製のスポンジ状原型構造体の形態とほぼ同一形態を保持しており、架橋太さもほぼ同一であった。酸化チタンは０．０８９３ｇ付着した。
【０１３８】
続いて、厚さ約１０ｍｍの酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体に３６５ｎｍの波長の紫外線を照射したときの光透過率を測定した。表１に示すように、３６５ｎｍの紫外線を照射したときの光透過率は５．２３％であった。
【０１３９】
次いで、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光触媒効果の比較を行うため、この酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を密閉容器中に入れ、複数の波長の光を照射し、約５ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分で通過させて、ＮＯxガス濃度を測定し、次にこの酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス測定濃度と同じ濃度のＮＯxガスを調整して上記と同様の実験を５回繰り返し流してＮＯxガス濃度の測定を行った。ＮＯxガス濃度の低下が大きいものほど、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光触媒効果が大きいことを示す。
【０１４０】
表２は、ＮＯx分解に基づく酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光触媒作用の比較表である。
【０１４１】
【表２】
2011000589.tif 000004
【０１４２】
図２（ａ）および図２（ｂ）に、上記表２に記載の光触媒作用を図示する。図２（ａ）は、実施例１・２及び比較例１・２における酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を示すグラフであり、図２（ｂ）は、実施例２・３における酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフである。より詳しくは、図２（ａ）は、表２の測定Ｎｏ．１〜６、Ｎｏ．１０〜１５における光触媒効果を示し、図２（ｂ）は、表２の測定Ｎｏ．４〜９における光触媒効果を示している。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）中、測定Ｎｏ．を丸付き数字にて示す。
【０１４３】
なお、表１及び表２において、「実施例１」は、実施例１の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を示している。同様に、「実施例２」は、後述の実施例２の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体、「実施例３」は後述の実施例３の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を示している。なお、測定は、各実施例及び比較例とも、最強波長２５４ｎｍの紫外線（殺菌灯）、最強波長３６５ｎｍの紫外線（ブラックライト）、蛍光灯をそれぞれ照射することで行った。
【０１４４】
表２の測定Ｎｏ．１〜３に示すように、実施例１の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で２．８８ｐｐｍ、５回で０．９１ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で１．７２ｐｐｍ、５回で０ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で３．５５ｐｐｍになり、かなりの光触媒作用が確認できた。
【０１４５】
〔実施例２〕
先ず、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状の形態を有し、スポンジ状骨格の架橋太さが約０．１ｍｍ、セル数が約１８個／２５ｍｍのポリウレタン製のスポンジ状原型構造体を、炭素源としてのフェノール樹脂及びシリコン粉末をＳｉ／Ｃ＝０．８のモル比の組成でエタノールと混合したスラリーに浸した。次いで、過剰のスラリーを除去した上記スポンジ状原型構造体を、アルゴン雰囲気下、１０００℃で１時間焼成して炭素化した。続いて、この炭素化したスポンジ状原型構造体を真空中、１４５０℃に昇温して反応焼結させ、得られた焼結体にシリコンを、炭素化後の重量の約１．４倍の割合で溶融含浸させることによりスポンジ状多孔質構造体を形成した。すなわち、前記実施例１において、スポンジ状骨格の架橋太さ並びにセル数が異なるスポンジ状原型構造体を用いた以外は、実施例１と同様の反応・操作を行って本実施例２のスポンジ状多孔質構造体を形成した。
【０１４６】
次いで、このスポンジ状多孔質構造体に、前記実施例１と同様にして酸化チタンを固定することにより本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。
【０１４７】
このようにして得られた酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）とシリコン（Ｓｉ）とのモル比が約１：１の約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状であり、表１の「実施例２」に示すように嵩密度が０．１７ｇ／ｃｍ３、気孔率が９３．７％、比表面積が約０．１ｍ２／ｇであった。実施例２の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は実施例１と同様、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状形態を有し、ポリウレタン製のスポンジ状原型構造体の形態とほぼ同一形態を保持しており、架橋太さもほぼ同一であった。酸化チタンは０．４４８４ｇ付着した。また、厚さ約１０ｍｍの酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体に３６５ｎｍの紫外線を照射したときの光透過率は、表１に示すように０．３４％であった。実施例２の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、実施例１と比較してセル数が多いため、光透過率は下がるが、酸化チタンの付着量が多いため、光触媒効果は大きくなっていることがわかる。
【０１４８】
表２の測定Ｎｏ．４〜６によれば、実施例２の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で２．３６ｐｐｍ、５回で０．５６ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で１．３７ｐｐｍ、５回で０ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で１．８２ｐｐｍになり、蛍光灯でも高効率の光触媒作用が確認できた。これにより、３次元微細セル構造光触媒フィルターを可視光応答型とすることができることがわかる。また、図２（ａ）に示すように、測定Ｎｏ．４〜６によれば、比較例である測定Ｎｏ．１０〜１５よりは確実にＮＯxガス濃度が低下している。
【０１４９】
〔実施例３〕
実施例２と同じスポンジ状多孔質構造体を、酸化チタンを含む溶液に浸漬し、乾燥した試料を酸化雰囲気において昇温速度１０℃／分で６００℃まで昇温して１時間保持した後、室温まで冷却した以外は、実施例２と同様の反応・操作を行って本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。
【０１５０】
表２の測定Ｎｏ．７〜９によれば、実施例３の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が３回で３．６２ｐｐｍ、５回で２．７９ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で２．９１ｐｐｍ、５回で０．９９ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で３．４６ｐｐｍになり、蛍光灯でも光触媒作用が確認できた。図２（ｂ）の測定Ｎｏ．７〜９は、図２（ａ）に示す比較例としての測定Ｎｏ．１０〜１５よりは確実にＮＯxガス濃度が低下している。また、実施例２のように４００℃まで昇温して１時間保持した方（図２（ｂ）の測定Ｎｏ．４〜６）が、６００℃昇温して１時間保持する（測定Ｎｏ．７〜９）よりも比較的大きな光触媒効果を示すことがわかる。
【０１５１】
〔実施例４〕
本実施例４では、実施例２と同じ条件で酸化チタンを被覆した酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を、浄化装置で動作させるために加工し、浄化装置内に収容して測定した。先ず、スポンジ状多孔質構造体の形状を内径約３１ｍｍ、外径約４１ｍｍ、高さ約３０ｍｍのリング状のフィルターユニットに加工し、これを積層して高さ約３５０ｍｍのリング状のフィルターユニット積層体を得た。このリング状のフィルターユニット積層体を、本発明にかかる光触媒フィルター（リング状可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルター５）として、両端に流体導入口４ａと流体出口４ｂとが設けられた内径４５ｍｍのアクリル製外套管からなる容器４と、内部に光源６が配設され、透光構造に形成された外径３０ｍｍの内管７（石英管）とからなる長さ約４５０ｍｍの二重管から構成された、図５に示す浄化装置内に収容した。
【０１５２】
なお、上記光源６には、蛍光灯、ブラックライト（最強波長３６５ｎｍ）、殺菌灯（最強波長２５４ｎｍ）を使用した。また、本実施例４では、１５ｐｐｍ〜０ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分でこの浄化装置に通過させて、ＮＯxガス濃度を測定した。
【０１５３】
表３に、上記浄化装置によるＮＯxガスの測定値を示す。また、図３は、表３に記載の本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を含む浄化装置を用いたＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフである。
【０１５４】
【表３】
2011000589.tif 000005
【０１５５】
表３及び図３から、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、蛍光灯でも７ｐｐｍ程度のＮＯｘガスなら、１回の処理でほぼ０ｐｐｍになり、１５ｐｐｍのＮＯｘガスでも１回の処理で３．５ｐｐｍまで下がるので、この浄化装置を直列に２本連結すれば、０ｐｐｍになることがわかる。また、ブラックライト（波長３６５ｎｍ）では、約１２ｐｐｍのＮＯｘガスも１回の処理でほぼ０ｐｐｍになる。殺菌灯（波長２５４ｎｍ）では、９ｐｐｍのＮＯｘガスが１回の処理でほぼ０ｐｐｍになり、約１３ｐｐｍのＮＯｘガスでも０．３ｐｐｍまで分解できる。このように実施例４のスポンジ状多孔質構造体からなる３次元微細セル構造光触媒フィルターは、蛍光灯でも、ブラックライトでも、殺菌灯でも、大きな光触媒効果を示すことがわかる。
【０１５６】
〔実施例５〕
実施例２において、フェノール樹脂及びシリコン粉末をエタノールと混合してなるスラリーに代えて、シリコン粉末を使用せず、炭素源としてのフェノール樹脂をエタノールに溶解した液を使用し、該液に、実施例２と同じポリウレタン製のスポンジ状原型構造体を浸し、過剰の液体を除去した後、アルゴン雰囲気下、１０００℃で１時間焼成して炭素化させることにより、スポンジ状多孔質構造体を得た。次いで、このスポンジ状多孔質構造体を、酸化チタンを含有または生成する溶液に浸漬し、乾燥した後、酸化雰囲気下で、１００℃〜５００℃で焼成することにより酸化チタンを固定化した以外は、実施例２と同様の反応・操作を行って本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。
【０１５７】
このようにして得られた本実施例５にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、アモルファス炭素からなる約８ｍｍ×４４ｍｍ×４４ｍｍの板状物であり、導電性を有し、約１２％程度の収縮を示した。上記酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の嵩密度は０．０６ｇ／ｃｍ３であり、気孔率は９７％であり、比表面積は約０．１ｍ２／ｇであった。酸化チタンは、０．２４２ｇ付着した。本実施例にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、１４５０℃での反応焼結やシリコンの溶融含浸、並びに、シリコン粉末の添加を行わないことから、実施例２よりも製造が容易であった。
【０１５８】
表４に、ＮＯx分解に基づく上記酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光触媒作用を示す。
【０１５９】
【表４】
2011000589.tif 000006
【０１６０】
また、図４は本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体のＮＯx分解に基づく光触媒作用を説明するグラフであり、上記表４並びに後述する表５に記載の光触媒作用を併せて図示したものである。なお、図４中、測定Ｎｏ．を丸付き数字にて示す。
【０１６１】
表４及び図４に示すように、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で１．２９ｐｐｍ、５回で０．０６ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で０．９９ｐｐｍ、５回で０．０６ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で２．３２ｐｐｍになり、蛍光灯でも光触媒作用が確認できた。
【０１６２】
〔実施例６〕
実施例２において、フェノール樹脂及びシリコン粉末をエタノールと混合してなるスラリーを使用し、該スラリーに、実施例２と同じポリウレタン製のスポンジ状原型構造体を浸し、過剰のスラリーを除去した後、アルゴン雰囲気下、１０００℃で１時間焼成して炭素化させることにより、１４５０℃での反応焼結及びシリコンの溶融含浸を行わずに得られたスポンジ状多孔質構造体を用いて酸化チタンを固定化した以外は、実施例２と同様の反応・操作を行って本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。
【０１６３】
このようにして得られた本実施例６にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、アモルファス炭素とシリコン粉末との混合物からなる約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状物であり、嵩密度は０．０７ｇ／ｃｍ３、気孔率は９７％、比表面積は約６８ｍ２／ｇであった。酸化チタンは、０．４００ｇ付着した。本実施例にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体は、１４５０℃での反応焼結やシリコンの溶融含浸を行わないことから、実施例２よりも製造が容易であった。
【０１６４】
表４及び図４に示すように、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で０．５８ｐｐｍ、５回で０．００ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で０．３１ｐｐｍ、５回で０．００ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で１．３４ｐｐｍになり、蛍光灯でも光触媒作用が大きいことが確認できた。
【０１６５】
〔実施例７〕
先ず、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状の形態を有し、スポンジ状骨格の架橋太さの平均が約０．２ｍｍ、セル数が約１８個／２５ｍｍのポリウレタン製のスポンジ状原型構造体を、炭素源としてのフェノール樹脂及び水素化チタン粉末をＴｉ／Ｃ＝０．６のモル比の組成でエタノールと混合したスラリーに浸した。次いで、過剰のスラリーを除去した上記スポンジ状原型構造体を、アルゴン雰囲気下、１０００℃で１時間焼成して炭素化した。続いて、実施例１と同様の反応・操作を行って、上記の炭素化したスポンジ状原型構造体に、酸化雰囲気中、４００℃で酸化チタンを固定化した。
【０１６６】
表５に、チタンと炭素とで構成された上記酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体に、殺菌灯、ブラックライト、蛍光灯を照射して光触媒作用を発現してＮＯx分解させたときの光触媒作用を示す。
【０１６７】
表５及び図４に示すように、酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度は、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で０．５１ｐｐｍ、５回で０．００ｐｐｍになり、大きな光触媒効果が認められた。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で０．１０ｐｐｍ、５回で０．００ｐｐｍとなり、顕著な光触媒効果が認められた。さらに、蛍光灯でも、通過回数が５回で１．４６ｐｐｍになり、蛍光灯でも光触媒作用が大きいことが確認できた。
【０１６８】
【表５】
2011000589.tif 000007
【０１６９】
〔比較例１〕
ブリジストン株式会社製の嵩密度０・５５ｇ／ｃｍ３、気孔率８３％、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状の炭化ケイ素セラミックフォーム＃０６（セル数約６個／２５ｍｍ）を用いて酸化チタン被覆を行って比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。表１に示すように、本比較例１で得られた比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体に３６５ｎｍの紫外線を照射したときの光透過率は５．０６％であり、０．１３６１ｇの酸化チタンが付着した。実施例１と比較した場合、本比較例１で得られた比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光透過率は、実施例１で得られた本発明にかかる酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光透過率とほぼ同じであり、酸化チタンの付着量は実施例１よりも多かった。
【０１７０】
しかしながら、実施例１〜３と同様に、最初に５ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分で流して、上記比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度を測定したところ、表２の測定Ｎｏ．１０に示すように、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．８ｐｐｍ、５回で４．０７ｐｐｍになり、ＮＯxガスの低減効果は非常に小さいものであった。また、測定Ｎｏ．１１に示す波長３６５ｎｍの紫外線の場合は、通過回数が２回で４．８１ｐｐｍ、５回で４．７３ｐｐｍとなり、ほとんどＮＯxガス濃度は低減しない。さらに、測定Ｎｏ．１２の蛍光灯では、通過回数が５回で４．９６ｐｐｍであり、光触媒作用が確認できなかった。図２（ａ）においても、明らかにＮＯxガス濃度は低下していない。これは、逆に、実施例２のＮｏ．６に示したように、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体が明らかに可視光応答型になっていることを示している。また実施例１で得られた酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体と比べて、本比較例１で得られた比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体が、光透過率はほぼ同じであり、かつ、酸化チタンの付着量は多いにもかかわらず光触媒作用が劣っているという事実は、本発明の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体の光触媒作用がいかに優れているかを示している。
【０１７１】
〔比較例２〕
ブリジストン株式会社製の嵩密度０・５７ｇ／ｃｍ３、気孔率８２％、約１０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの板状の炭化ケイ素セラミックフォーム＃１３（セル数約１３個／２５ｍｍ）を用いて酸化チタン被覆を行って比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体を得た。表１に示すように、本比較例２で得られた比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体に３６５ｎｍの紫外線を照射したときの光透過率は０．１７％であり、０．２２９３ｇの酸化チタンが付着した。同じセル数の実施例１と比較し、光透過率は低いが、酸化チタンの付着量は多かった。
【０１７２】
しかしながら、実施例１〜３と同様に、最初に５ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分で流して、上記比較用の酸化チタン被覆スポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度を測定したところ、表２の測定Ｎｏ．１３に示すように、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．５６ｐｐｍ、５回で３．８６ｐｐｍになり、ＮＯxガスの低減効果は非常に小さいものであった。また、測定Ｎｏ．１４に示す波長３６５ｎｍの紫外線の場合は、通過回数が２回で４．４ｐｐｍ、５回で３．６８ｐｐｍとなり、ほとんどＮＯxガス濃度は低減しない。ことがわかった。さらに、蛍光灯では、通過回数５回で４．８４ｐｐｍでであり、光触媒作用が確認できなかった。
【０１７３】
〔比較例３〕
実施例１において、酸化チタンの皮膜が形成されていないスポンジ状多孔質構造体を、実施例１〜３と同様に、最初に５ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分で流して、上記比較用のスポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度を測定したところ、表２に示すように、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．８３ｐｐｍ、５回で４．６６ｐｐｍになり、酸化チタンが無くてもＮＯxガスを分解することができたが、効果は非常に小さかった。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．９３ｐｐｍとなり５回目もほとんど変わらず、ＮＯxガス濃度は低減しなかった。
【０１７４】
〔比較例４〕
比較例４は、実施例２の酸化チタンの皮膜を形成されていないスポンジ状多孔質構造体を、実施例１〜３と同様に、最初に５ｐｐｍのＮＯxガスを含む空気を５００ｍｌ／分で流して、上記比較用のスポンジ状多孔質構造体通過後のＮＯxガス濃度を測定したところ、表２に示すように、波長２５４ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．８５ｐｐｍ、５回で４．６５ｐｐｍになり、酸化チタンが無くてもＮＯxガスを分解することができたが、効果は非常に小さかった。また、波長３６５ｎｍの紫外線では、通過回数が２回で４．９５ｐｐｍとなり、５回目もほとんど変わらず、ＮＯxガス濃度は低減しなかった。
【０１７５】
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明の可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルターは、ＮＯx等の有害物を含む汚染空気の浄化や汚染水の清浄化等を高効率に行うことができる浄化装置に適用できる。
【図１】
2011000589.tif 000008
【図２（ａ）】
2011000589.tif 000009
【図２（ｂ）】
2011000589.tif 000010
【図３】
2011000589.tif 000011
【図４】
2011000589.tif 000012
【図５】
2011000589.tif 000013