(57)【要約】【課題】より高い浄化作用を有する光触媒複合体を提供する。【解決手段】凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体。
【請求項２】
前記多孔質担体の表面粗さ（Ｒａ）が、１０ｎｍ〜５００μｍであり、かつ、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が、０．１〜２００μｍである、請求項１に記載の光触媒複合体。
【請求項３】
前記多孔質担体の空隙率が、５０〜９５％である、請求項１または２に記載の光触媒複合体。
【請求項４】
前記多孔質担体が、酸化ケイ素多孔体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒複合体。
【請求項５】
前記光触媒粒子が、酸化チタン粒子および／または酸化タングステン粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒複合体。
【請求項６】
前記光触媒粒子の平均粒径が、５〜５００ｎｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光触媒複合体。
【請求項７】
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属化合物の助触媒をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒複合体。
【請求項８】
凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体の製造方法であって、
前記多孔質担体の少なくとも一部を、光触媒粒子、無機バインダー、および溶媒を含む光触媒含有溶液に接触させる工程（１）と、
前記光触媒含有溶液を、減圧下で急激に気化させる工程（２）と、
を含む製造方法。
【請求項９】
前記工程（２）が、０．０１〜０．１ＭＰａ、５０〜１００℃の条件で行われる、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記光触媒含有溶液における前記無機バインダーの含有量が、前記光触媒１００質量部に対して、０．０５〜０．１質量部である、請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記光触媒含有溶液が、助触媒をさらに含み、
前記光触媒含有溶液における前記助触媒の含有量が、前記光触媒１質量部に対して、０．００１〜０．０５質量部である、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光触媒複合粒子または請求項８〜１１のいずれか１項に記載の製造方法で製造された光触媒複合体を含むフィルタと、
前記フィルタと対向するように配置された基板と、
前記基板上に配置された光源と、
前記フィルタおよび前記光源の間を空気が送風されるように配置された送風部から構成される光触媒脱臭システム。
【請求項１３】
前記フィルタ表面に対して、０〜３０度の角度から空気が送風される、請求項１２に記載の光触媒脱臭システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒複合体およびその製造方法、並びに光触媒複合体を含む光触媒脱臭システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化チタン等の光触媒粒子は、その光触媒作用により有機物の分解等が可能となることから、悪臭物質等を浄化する用途等に使用されている。
【０００３】
光触媒粒子を上記用途で使用する場合、一般に、光触媒粒子は、担体に担持された光触媒複合体の形態で用いられる。かような構成を有する光触媒複合体に、例えば、光照射環境下で悪臭物質を含む空気を送風することで、空気の脱臭が可能となる。
【０００４】
光触媒粒子による浄化作用等は、主として光触媒粒子および有害物質等が接触することにより発揮される。そのため、近年、より高い浄化性能を得る観点から、光触媒複合体における光触媒粒子と浄化される物質との接触面積を向上させる試みが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、少なくとも、連続気泡を有する多孔質シリカガラス担体を作製し、該多孔質シリカガラス担体の表面に、光触媒となる材料の被膜を形成する処理を行うことを特徴とする多孔質光触媒体の製造方法に係る発明が記載されている。特許文献１の製造方法によって製造された多孔質光触媒体（光触媒複合体）によれば、連続気泡を有する多孔質シリカガラス担体に光触媒材料を担持させることで、光触媒体中の通気性および通水性を高くすることにより、光触媒粒子と被処理物とが接触する面積を大きいものとすることができ、光触媒作用を効率良く発揮できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の光触媒複合体によれば、所定の浄化作用が得られるものの、その性能は必ずしも十分であるとはいえない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、より高い浄化作用を有する光触媒複合体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】
【０００９】
本発明者らは鋭意研究を行った結果、光触媒粒子を、表面に凹凸を有する多孔質担体に担持させることで上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より高い浄化作用を有する光触媒複合体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光触媒複合体の断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光触媒脱臭システムの模式図である。
【図３】メチルメルカプタンの分解の評価結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態によると、凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体が提供される。
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る光触媒複合体の断面概略図である。
【００１６】
図１によると、光触媒複合体１は、多孔質担体２および触媒層３を有する。この際、前記多孔質担体２は、その表面に凹凸２ａを有している。そして、前記凹凸２ａ上に光触媒粒子４が担持されることにより、光触媒粒子４を含む触媒層３が形成されている。
【００１７】
図１の光触媒複合体は、光触媒粒子を担持する担体が多孔質の形状を有する。その結果、高い光透過性を有するため光触媒粒子が光照射によって活性化されやすくなる。また、高い通気性を有するため、光触媒粒子および被処理物の接触面積が大きくなる。そして、担体が表面凹凸を有し、当該表面凹凸部に光触媒粒子が担持されることにより、上記の光透過性および通気性はいっそう高いものとなる。その結果、光触媒複合体は、高い浄化作用を有する。
【００１８】
＜光触媒複合体＞
光触媒複合体は、多孔質担体および光触媒粒子を含む。その他、必要に応じて、バインダー、助触媒等の添加剤を含んでいてもよい。
【００１９】
［多孔質担体］
多孔質担体は、凹凸表面を有する。当該多孔質担体は、光触媒粒子を担持する機能を有する。なお、本明細書において「表面に凹凸を有する」とは、少なくとも一部の領域に凹凸があることを意味する。この際、前記表面凹凸は、多孔質担体の全表面に対して５０％以上の領域に凹凸があることが好ましく、多孔質担体の全表面に凹凸があることがより好ましい。また、本明細書において「凹凸」とは、凹部の頂点および前記凹部に隣接する凸部の頂点の間の垂直方向における距離が１０ｎｍ以上あるものを意味する。
【００２０】
多孔質担体の材料としては、特に制限されないが、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、ニッケルカドミウム、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、ガラス等が挙げられる。これらのうち、多孔質担体の材料は、酸化ケイ素、活性炭、ゼオライトであることが好ましく、酸化ケイ素であることがより好ましい。上記多孔質担体の材料は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
多孔質担体の表面粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ〜５００μｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜１００μｍであることがさらに好ましい。表面粗さ（Ｒａ）が上記の範囲の場合、表面の乱反射により光の利用効率が高くなることから好ましい。
【００２２】
また、多孔質担体の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は、０．１〜２００μｍであることが好ましく、１〜２０μｍであることがさらに好ましい。凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が上記の範囲の場合、表面の乱反射により光の利用効率が高くなることから好ましい。なお、本明細書において、「凹凸の平均間隔（Ｓｍ）」の値は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１）に準拠した方法で測定された値を採用するものとする。
【００２３】
なお、一実施形態においては、多孔質担体は、表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ〜５００μｍであり、かつ、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．１〜２００μｍであることが好ましい。
【００２４】
多孔質担体の空隙率は、５０〜９５％であることが好ましく、７０〜９０％であることがより好ましい。多孔質担体の空隙率が５０％以上であると、光触媒複合体の光透過性および通気性が高くなることから好ましい。多孔質担体の空隙率が９５％以下であると、形態の維持が可能となることから好ましい。
【００２５】
［光触媒粒子］
光触媒粒子は、光照射により活性化されて有機物の分解等を行うことにより空気、水等を浄化する機能を有する。
【００２６】
用いられうる光触媒粒子としては、特に制限されないが、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ４Ｏ９）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｔｉ６Ｏ１３）等が挙げられる。これらのうち、酸化チタン、酸化タングステンを用いることが好ましい。これらの光触媒粒子は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
光触媒粒子は自ら調製しても、市販品を使用してもよい。光触媒粒子を自ら調製する場合、例えば、酸化チタン粒子を自ら調製する場合には、硫酸チタニルまたは塩化チタンの水溶液に塩基を加えて得られた沈殿物を焼成する方法；チタンアルコキシドに水、酸の水溶液、または塩基の水溶液を加えて得られた沈殿物を焼成する方法；メタチタン酸を焼成する方法等により調製することができる。なお、焼成温度や焼成時間を適宜変更することにより、アナターゼ型、ブルッカイト型、ルチル型等の結晶型を制御することができる。
【００２８】
また、光触媒粒子の市販品としては、特に制限されないが、Ｐ２５（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）、ＳＴ−０１（石原産業社製）等を用いることができる。
【００２９】
光触媒粒子の形状としては、特に制限されないが、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状、不定形などでありうる。これらのうち、光触媒粒子は、球状、楕円状であることが好ましく、球状であることがより好ましい。
【００３０】
光触媒粒子の平均粒径は、５〜５００ｎｍであることが好ましい。なお、本明細書において、「平均粒径」の値は、流動分布計を用いて測定した値、または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。この際、「粒径」とは、粒子の輪郭線上の２点間の距離のうち、最大の長さを意味する。
【００３１】
光触媒複合体における光触媒粒子の担持量は、多孔質担体および光触媒粒子の総量に対して、５〜５０質量％であることが好ましい。光触媒粒子の担持量が５質量％以上であると、多孔質担体の内部にまで光触媒粒子が担持されうることから好ましい。一方、光触媒粒子の担持量が５０質量％以下であると、光触媒粒子の剥離率が低減できることから好ましい。
【００３２】
［バインダー］
バインダーは、担体および光触媒粒子、光触媒粒子および光触媒粒子等の２以上の材料を結合させる機能を有する。
【００３３】
バインダーは、特に制限されず、有機バインダー、無機バインダーを使用することができるが、無機バインダーを用いることが好ましい。無機バインダーを用いることで、光触媒複合体の使用時における光触媒の酸化反応による劣化を抑制または防止することができる。
【００３４】
前記無機バインダーとしては、特に制限されないが、ケイ素化合物、チタン化合物、アルミニウム化合物などが挙げられる。
【００３５】
無機バインダーは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
光触媒複合体におけるバインダーの含有量は、光触媒複合体の全量に対して、０．０５〜１質量％であることが好ましく、０．１〜０．５質量％であることがより好ましい。バインダーの含有量が１質量％以下であると、光触媒の性能の低下を防止できることから好ましい。一方、バインダーの含有量が０．０５質量％以上であると、剥離しにくくなることから好ましい。
【００３７】
［助触媒］
助触媒は、光触媒粒子の光触媒作用をより向上させる機能を有する。より詳細には、光照射による電子と正孔への電荷分離を容易にし、また、電子と正孔との再結合を抑制する機能を有する。
【００３８】
用いられうる助触媒としては、特に制限されないが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属化合物であることが好ましい。
【００３９】
前記金属化合物の具体例としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｇの金属のほか、Ｒｈ２Ｏ３、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＣｏ２Ｏ４等の金属酸化物；Ｐｔ−Ｒｕ、Ｒｕ−Ｉｒ、Ｒｈ−Ｃｒ等の合金およびこれらの複合酸化物等が挙げられる。
【００４０】
上述の助触媒は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
助触媒は、特に制限されないが、通常、直接またはバインダー等を介して多孔質担体または光触媒粒子に担持される。
【００４２】
光触媒複合体における助触媒の担持量は、光触媒複合体の全量に対して、０．１〜５質量％であることが好ましく、０．１〜１．５質量％であることがより好ましい。
【００４３】
＜光触媒複合体の製造方法＞
本発明の一実施形態によれば、光触媒複合体の製造方法が提供される。
【００４４】
従来、光触媒複合体の製造方法として、光触媒粒子および溶媒を含む分散液に担体を浸漬する浸漬法；前記分散液を担体にコーティングするコーティング法；前記分散液を担体に噴霧する噴霧法等が知られている。
【００４５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、上述の方法ではいずれも本発明に係る光触媒複合体を製造することが困難であることを見出した。
【００４６】
より詳細には、本発明に係る光触媒複合体は、表面に凹凸を有し、かつ、多孔質の担体に光触媒粒子を担持させた形態を有する。この際、前記担体は、表面凹凸を有することにより、担体表面がいわゆる蓮の葉効果により撥水性を示す。その結果、薄膜を作成することを意図した浸漬法およびコーティング法や、噴霧のために粘度を低減した光触媒粒子の濃度が希薄な分散液を用いる噴霧法等により担体に分散液を接触させたとしても、その撥水性により光触媒粒子を担持することが困難となる。さらに、担体は多孔質であるため、担体内部への光触媒粒子の担持についてはよりいっそう困難となる。その結果、担体への光触媒粒子の担持量が不十分となり、所望の光触媒複合体を得ることができない。
【００４７】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、減圧下で光触媒粒子を含む溶液（以下、「光触媒含有溶液」とも称する）を急激に気化させることにより、表面に凹凸を有し、かつ、多孔質の担体に光触媒粒子を工程に担持させることができることを見出した。なお、「急激な気化」とは、突沸状態であることを意味する。
【００４８】
すなわち、本発明の一実施形態によれば、凹凸表面を有する多孔質担体と、前記凹凸表面に担持される光触媒粒子と、を含む、光触媒複合体の製造方法は、多孔質担体の少なくとも一部を、光触媒粒子、無機バインダー、および溶媒を含む光触媒含有溶液に接触させる工程（１）と、前記光触媒含有溶液を、減圧下で急激に気化させる工程（２）と、を含む。
【００４９】
光触媒含有溶液を急激に気化させることで、光触媒含有溶液が高いエネルギーをもって一挙に上記多孔質担体に衝突するため、蓮の葉効果による撥水性を示す担体であっても、光触媒粒子を担持することができる。また、多孔質内部にまで光触媒粒子を担持することができる。その結果、多孔質担体に光触媒粒子を好適に担持することができる。
【００５０】
以下、各工程について詳細に説明する。
【００５１】
［工程（１）］
工程（１）は、多孔質担体の少なくとも一部を、光触媒粒子、無機バインダー、および溶媒を含む光触媒含有溶液に接触させる工程である。
【００５２】
（多孔質担体）
多孔質担体は、上述したものが用いられうることからここでは説明を省略する。
【００５３】
（光触媒含有溶液）
光触媒含有溶液は、光触媒粒子、無機バインダー、および溶媒を含む。その他、必要に応じて助触媒等の添加剤を含んでいてもよい。
【００５４】
光触媒粒子
前記光触媒粒子としては、上述したものが用いられうることからここでは説明を省略する。
【００５５】
光触媒粒子の含有量は、特に制限されないが、光触媒含有溶液の全量に対して、５〜５０質量％であることが好ましい。光触媒粒子の含有量が５質量％以上であると、担体に接触可能な光触媒粒子の絶対量が多くなり、担体に光触媒粒子を好適に担持でき、また、高い触媒担持量を得られうることから好ましい。
【００５６】
無機バインダー
前記無機バインダーとしては、上述したものが用いられうることからここでは説明を省略する。
【００５７】
無機バインダーの添加量は、特に制限されないが、光触媒粒子１００質量部に対して、０．０５〜０．１質量部であることが好ましい。上記の範囲の場合、光触媒粒子どうしの過度な凝集を抑制することができ、光触媒含有溶液中で光触媒粒子が均一に分散しうることから好ましい。
【００５８】
溶媒
前記溶媒としては、特に制限されないが、水、有機溶媒、またはこれらの混合溶媒が挙げられる。
【００５９】
前記有機溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール等のアルコール類；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；ジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類；ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６０】
助触媒
前記助触媒としては、上述したものが用いられうることからここでは説明を省略する。
【００６１】
助触媒の添加量としては、前記光触媒粒子１質量部に対して、０．００１〜０．０５質量部であることが好ましく、０．００１〜０．０１５質量部であることがより好ましい。
【００６２】
（多孔質担体の光触媒含有溶液への接触）
本工程では、多孔質担体の少なくとも一部を、上記光触媒含有溶液に接触させる。
【００６３】
多孔質担体は、その少なくとも一部を光触媒含有溶液に接触させればよい。したがって、例えば、多孔質担体の全体積に対して１〜５体積％が接触していてもよいし、１００体積％、すなわち多孔質担体が光触媒含有溶液内に完全に浸漬した状態であってもよい。
【００６４】
接触させる方法は、特に制限されないが、フラスコ等の容器に光触媒含有溶液を投入し、当該光触媒含有溶液中に多孔質担体を静置する方法等が挙げられる。
【００６５】
［工程（２）］
工程（２）は、前記光触媒含有溶液を、減圧下で急激に気化させる工程である。
【００６６】
光触媒含有溶液を急激に気化させる方法は、特に制限されないが、例えば、光触媒含有溶液および多孔質担体を投入したフラスコをロータリーエバポレーター等で減圧して湯浴等で加熱する方法が挙げられる。この際、より気化を起こしやすくする観点から、減圧下での溶媒の沸点を考慮して、当該沸点よりも高い温度で加熱することが好ましい。
【００６７】
減圧条件としては、使用する溶媒によっても異なるが、０．０１〜０．１ＭＰａであることが好ましく、０．０３〜０．０９ＭＰａであることがより好ましい。
【００６８】
また、加熱温度は、使用する溶媒によっても異なるが、５０〜１００℃であることが好ましく、７０〜９５℃であることがより好ましい。
【００６９】
急激な気化時における多孔質担体と光触媒含有溶液の成分とを接触させる時間は特に制限されないが、５〜６０分であることが好ましく、５〜２０分であることがより好ましい。
【００７０】
なお、光触媒含有溶液の急激な気化が行われた後は、光触媒含有溶液の溶媒は留去することが好ましい。光触媒含有溶液の溶媒を留去することにより、光触媒複合体を容易に得ることができる。また、併せて過剰量の無機バインダー等を留去することができる。
【００７１】
また、得られた光触媒粒子は、必要に応じて乾燥することができる。
【００７２】
＜光触媒脱臭システム＞
本発明に係る光触媒複合体は、空気等を光触媒作用により脱臭する、光触媒脱臭システムに好適に適用される。
【００７３】
すなわち、本発明の一実施形態によれば、光触媒脱臭システムが提供される。前記光触媒脱臭システムは、光触媒複合体を含むフィルタと、前記フィルタと対向するように配置された基板と、前記基板上に配置された光源と、前記フィルタおよび前記光源の間を空気が送風されるように配置された送風部を含む。この際、光触媒脱臭システムは、必要に応じてさらに反射膜を有していてもよい。
【００７４】
図２には、本発明の一実施形態に係る光触媒脱臭システムの模式図を示す。
【００７５】
図２に示すように、一実施形態に係る光触媒脱臭システム５は、反射膜６と、反射膜６上に配置されたフィルタ７と、フィルタ７と対向するように配置された基板８と、前記基板８上に配置された光源９と、フィルタ７および光源９の間に送風部（図示せず）からフィルタ７の表面に対してθの角度をもって風１０が送風される。
【００７６】
図２の光触媒脱臭システムによれば、高い脱臭性能を得ることができる。
【００７７】
ここで、従来の光触媒脱臭システムは、フィルタは、送風される空気に対して垂直方向に配置され、送風される空気はフィルタ表面に対して垂直方向に通風する構成を有していた。その結果、光源は、送風される空気を遮る、またはフィルタの斜め方向等からフィルタに照射することとなり、光触媒複合体の活性が不十分であった。
【００７８】
しかしながら、本形態に係る光触媒システムは、フィルタおよび光源の間を空気が送風されるように配置される。その結果、光源は、フィルタ表面に対向する面に配置されるため、照射される光は光触媒複合体の内部にまで透過しやすくなりうる。これにより、本形態に係る光触媒脱臭システムは、高い活性を有する。特に、本形態に係る光触媒脱臭システムは、光透過性に優れる光触媒複合体を含むフィルタを用いることから、上記効果はよりいっそう高いものとなりうる。
【００７９】
また、好ましい形態において、送風部から送風される風は、フィルタ表面に対して所定の角度から送風される。さらに、好ましい形態において、光源は、複数の光源が基板上に間隔をもって突設される。
【００８０】
上記のような構成を有する場合、送風される空気が通気されやすい構成となりうる。すなわち、フィルタ表面に対して角度をもって送風されると、表面凹凸を有する多孔質担体に光触媒粒子を担持した光触媒複合体により直接的に空気が送風されるため、通気されやすくなる。また、複数の光源が基板上に間隔をもって、凸状に突設される場合、送風される空気は基板から突設した光源に衝突しやすく空気の乱流が生じうる。そうすると、空気はより光触媒複合体に接触することとなり、通気されやすくなりうる。そして、特に、本形態に係る光触媒脱臭システムは、通気性に優れる光触媒複合体を含むフィルタを用いることから、上記効果はよりいっそう高いものとなりうる。
【００８１】
以下、光触媒脱臭システムの構成要素について詳細に説明する。
【００８２】
［フィルタ］
フィルタは、空気の脱臭等の浄化機能を有する。
【００８３】
フィルタは、光触媒複合体を含む。前記フィルタは、光触媒複合体をそのまま用いてもよいし、他の素材に嵌合されていてもよい。
【００８４】
フィルタの膜厚としては、特に制限されないが、１〜３０ｍｍであることが好ましく、３〜１５ｍｍであることがより好ましい。上記の範囲の場合、高い光透過性および高い通気性が得られうることから好ましい。なお、フィルタの膜厚が３０ｍｍ以下であると、圧力損失の発生を防止することができ、高い活性が得られうる。
【００８５】
［基板］
基板は後述する光源を保持する機能を有する。この際、基板は、上述のフィルタと対向するように配置される。
【００８６】
基板としては、特に制限されず、公知のものが用いられる。基板の具体例としては、ガラス、エポキシ樹脂、アルミニウム等が用いられうる。
【００８７】
基板の膜厚は、特に制限されず、適宜設定されうる。
【００８８】
［光源］
光源は、光触媒複合体に光照射をする機能を有する。この際、光源は、フィルタと対向するように配置される基板上に配置されることから、結果として、光源はフィルタと対向するように配置されることとなる。
【００８９】
用いられうる光源としては、光触媒複合体を活性化できるものであれば特に制限されないが、ＬＥＤ、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光灯、白熱灯、水銀灯、ＵＶライト、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ケミカルライト等が挙げられる。これらのうち、ＬＥＤを用いることが好ましい。なお、当該光源は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９０】
光源は、基板上に複数間隔をもって突設されることが好ましい。光源が間隔をもって凸状に配置されることにより送風される風が光源と衝突し、乱流を発生させることができる。これにより、より多くの風がフィルタに通気され、より効果的に浄化効果を得ることができる。
【００９１】
［送風部］
送風部は、フィルタおよび光源の間に空気を送風する機能を有する。
【００９２】
送風部としては、特に制限されないが、プロペラファン、シロッコファン、ターボファン等が用いられうる。
【００９３】
送風速度は、特に制限されないが、十分な脱臭性能を得る観点から、０．１〜３ｍ／ｓであることが好ましい。
【００９４】
送風角度は、特に制限されないが、フィルタ表面に対して、０〜３０度の角度から空気が送風されることが好ましい。送風角度が上記範囲内にあると、フィルタに直接的に空気が送風され、通気されやすくなるため好ましい。
【００９５】
［反射膜］
反射膜は、光源から照射される光を反射する機能を有する。これにより、照射された光をより効率的に使用することができる。
【００９６】
なお、反射膜は、図２のようにフィルタの全体を支持する形態となっていてもよいし、フィルタの一部のみを支持する形態となっていてもよい。
【００９７】
用いられうる反射膜としては、特に制限されないが、アルミニウム、銀、金、ロジウム、およびこれらを含む合金等の公知の光反射機能を含む反射膜が好ましく、基板上に光反射機能を有する反射層がコートされた反射膜であることがより好ましい。
【００９８】
前記反射膜の膜厚としては、特に制限されないが、０．１〜１００μｍであることが好ましい。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０１００】
＜光触媒複合体の製造＞
［実施例１］
工程（１）
光触媒含有溶液の調製
光触媒粒子である酸化チタン粒子（アナターゼ型、平均粒径２０ｎｍ）とＰｔを担持した前記酸化チタン粒子（Ｐｔ担持量：３質量％）の混合材料６．７ｇ（混合比：４：１（質量比））と、１５．６％濃度の無機バインダー水溶液４０ｍＬと、助触媒であるＰｔ０．７ｍｇと、を混合し、撹拌することで、光触媒含有溶液を調製した。
【０１０１】
また、多孔質担体として、凹凸表面を有する多孔質担体である酸化ケイ素多孔体（表面粗さ（Ｒａ）１μｍ、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）２０μｍ、空隙率８５％、厚さ９ｍｍ）を準備した。
【０１０２】
１Ｌのフラスコに上記の光触媒含有溶液を投入した後、フラスコ内に酸化ケイ素多孔体を静置した。
【０１０３】
工程（２）
上記工程（１）の酸化ケイ素多孔体が光触媒含溶液に接触したフラスコを、ロータリーエバポレーターを８０℃に加温した湯浴で加熱しながら０．０８ＭＰａで減圧し、光触媒含有溶液を留去して、光触媒含有溶液接触多孔体を得た。この際、留去の過程で光触媒含有溶液中の水は急激に気化した。
【０１０４】
上記工程（２）で得られた光触媒含有溶液接触多孔体を、９０℃で９０分間乾燥することで、光触媒複合体を製造した。なお、得られた光触媒複合体について、多孔質担体に対する光触媒粒子の質量比（光触媒粒子／多孔質担体）の割合は、２１％であった。
【０１０５】
［比較例１］
多孔質光触媒シートを使用した。
【０１０６】
［比較例２］
光触媒ナノファイバーを使用した。
【０１０７】
［比較例３］
酸化チタンプレートを使用した。
【０１０８】
［比較例４］
Ｐｔ／ＴｉＯ型プレートを使用した。
【０１０９】
［比較例５］
比較例３の酸化チタンプレートと比較例４のＰｔ／ＴｉＯ型プレートとを混合（混合比、４：１）したプレートを使用した。
【０１１０】
［比較例６］
多孔質酸化チタンを使用した。
【０１１１】
＜評価＞
（メチルメルカプタンの分解）
実施例１で得られた光触媒複合体および比較例１〜６のシート等について、浄化性能の評価を行った。
【０１１２】
３０Ｌの反応器内に光触媒複合体を静置し、初期濃度が１０ｐｐｍに安定するようにメチルメルカプタンを注入した。その後、光源パワー１０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を反応器外部より照射し、照射直後（０分）、１８分、３６分、５４分後のメチルメルカプタン濃度を経時的に測定して光触媒複合体のメチルメルカプタン分解能を評価した。また、下記式により３６分後の脱臭率を計算した。
【０１１３】
【数１】
2015116526.tif 000003
【０１１４】
得られた結果を下記表１および図３に示す。
【０１１５】
【表１】
2015116526.tif 000004
【０１１６】
表１および図３の結果から、実施例１の光触媒複合体は、メチルメルカプタンの分解効果が極めて高いことが分かる。
【０１１７】
（剥離率の測定）
実施例１で得られた光触媒複合体について、剥離率の評価を行った。
【０１１８】
０．５Ｌのビーカーにイオン交換水２００ｍＬを投入し、実施例１で製造した光触媒複合体６．７ｇをイオン交換水中に完全に浸漬させた。当該ビーカーを２４ｋＨｚで５分間の超音波振動を行い、超音波処理後の光触媒複合体をビーカーから取り出し、乾燥させた。乾燥後、超音波処理後の光触媒複合体の質量を測定し、下記式により剥離率を算出したところ、剥離率は２．８５％であった。
【０１１９】
【数２】
2015116526.tif 000005
【符号の説明】
【０１２０】
１  光触媒複合体、
２  多孔質担体、
３  光触媒層、
４  光触媒粒子、
５  光触媒脱臭システム、
６  反射膜、
７  フィルタ、
８  基板、
９  光源、
１０  風。
【図１】
2015116526.tif 000006
【図２】
2015116526.tif 000007
【図３】
2015116526.tif 000008