(57)【要約】【課題】耐アルカリ性を有する酸化タングステン系の光触媒材料を提供する。【解決手段】光触媒材料（１Ａ）は、コア粒子（２）と、コア粒子（２）表面全体を被覆するシェル層（３）とから構成されており、コア粒子（２）は少なくとも酸化タングステンを含み、シェル層（３）は酸化チタンから構成されている。【選択図】図１
2015061719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア粒子と、コア粒子表面全体を被覆するシェル層とから構成されており、
前記コア粒子は少なくとも酸化タングステンを含み、前記シェル層は酸化チタンから構成されていることを特徴とする光触媒材料。
【請求項２】
前記シェル層が結晶質の酸化チタンから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒材料。
【請求項３】
前記シェル層の表面には、銅、白金、パラジウム、鉄、銀、金、ニッケル、ルテニウム、イリジウム、ニオブ、モリブデンのうち少なくとも１種を含む金属または金属化合物が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒材料。
【請求項４】
前記コア粒子は、酸化タングステンと酸化銅との混合体から構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光触媒材料。
【請求項５】
前記コア粒子に対するシェル層の重量比が、１．０以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光触媒材料。
【請求項６】
前記コア粒子に対するシェル層の重量比が、０．０１以上、１．０以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光触媒材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光応答型の光触媒材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光や室内光によって環境汚染物質を吸着し分解除去したり、表面に付着した汚れに関してセルフクリーニング作用を示したりする光触媒が注目され、研究が盛んに行われている。
【０００３】
光触媒原料の中でも、酸化チタンの光触媒効果は高く、広く研究されている。しかし、酸化チタンは、バンドギャップが大きく紫外光は吸収するが、可視光は吸収しない。したがって、酸化チタンは、紫外光では光触媒活性を示すが、可視光による活性を示さないため、酸化チタンを原料とする光触媒材料は、紫外線量のきわめて少ない室内環境では光触媒効果を発揮できない。
【０００４】
これに対し、酸化チタン以外の原料を用いた光触媒材料の光触媒効果について研究開発がされており、その１つとして酸化タングステンがある。酸化タングステンは酸化チタンに比べてバンドギャップが小さく、可視光を吸収することができるため、適切な助触媒をその表面に担持させることによって、可視光応答型光触媒として利用できることが、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、酸化タングステンの表面の一部を酸化チタンで被覆した光触媒体は、被覆していない酸化タングステンよりも、高い光触媒作用を有するため、気相中の揮発性芳香族化合物を速やかに分解することができることが、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４９３１２号公報（２００８年０７月０３日公開）
【特許文献２】特開２０１２−１１０８３１号公報（２０１２年０６月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、酸化タングステンは酸化チタンに比べ、アルカリ溶液に溶解しやすい性質を有する。このため、特許文献１に開示されている光触媒材料は、アンモニアなどの塩基性ガスを分解する場合や、塩基性洗剤と接触する環境下にて使用する場合において、溶解、変質などが生じ、所望の光触媒活性が得られないという問題点を有している。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている光触媒材料は、酸化タングステン表面に、酸化チタンによって被覆されていない部分が存在するため、その部分からアルカリ溶液が侵食する。その結果、特許文献２に開示されている光触媒材料も、酸化チタンによって被覆されていない酸化タングステンと同様に、光触媒材料の溶解、変質などが生じるという問題点を有している。
【０００９】
このように、酸化タングステンを用いた従来の光触媒材料は、耐アルカリ性が低い材料に留まっており、その用途が限定的なものとなっていた。
【００１０】
本発明の目的は上記課題を鑑みて、耐アルカリ性を有する酸化タングステン系の光触媒材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光触媒材料は、コア粒子と、コア粒子全体を被覆するシェル層から構成された光触媒材料であって、前記コア粒子は少なくとも酸化タングステンから構成され、前記シェル層は少なくとも酸化チタンから構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、耐アルカリ性を有する酸化タングステン系の光触媒材料を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る光触媒材料を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る光触媒材料を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る光触媒材料を模式的に示す断面図である。
【図４】実験例４において作製された光触媒材料の、シェル層とコア粒子の重量比と、耐アルカリ性、およびガス分解速度比との相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
本発明者らが鋭意検討を行った結果、酸化タングステンから構成されたコア粒子を、酸化チタンを含むシェル層で完全に被覆することによって、光触媒材料の耐アルカリ性が著しく向上することを見出した。更に、この光触媒材料は、コア粒子がシェル層で完全に被覆されているにもかかわらず、シェル層で被覆されていない光触媒材料と同等以上の光触媒活性を有することを見出した。また、コア粒子に対するシェル層の重量比を調整することによって、高い光触媒活性を有する光触媒材料が得られることを見出した。
【００１５】
本発明の一実施形態について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る光触媒材料１Ａを模式的に示す断面図である。
【００１６】
本実施形態の光触媒材料１Ａは、コア粒子２と、コア粒子２を完全に被覆するシェル層３とから構成されている。
【００１７】
コア粒子２は、少なくとも酸化タングステンを含む。
【００１８】
また、コア粒子２を構成する酸化タングステンの製法は一般的な方法でよく、例えばパラタングステン酸アンモニウム（ＡＰＴ）を加熱分解する方法、金属タングステン粉末を酸素雰囲気中で加熱する方法などが挙げられる。上記方法によって得られる酸化タングステンの粒径分布が大きい場合は、適当なフィルターを介して粒径が大きい酸化タングステンを除去する。その結果得られる粒径が小さな酸化タングステンが、光触媒材料１Ａの製造に用いられる。
【００１９】
また、コア粒子２を構成する酸化タングステンは、可視光の照射によって光触媒活性を有するものであればよく、例えば、ＷＯ３、Ｗ２５Ｏ７３、Ｗ２０Ｏ５８、Ｗ２４Ｏ６８などが挙げられる。
【００２０】
また、コア粒子２の表面にシェル層３を形成する方法は、コア粒子２としての酸化タングステン粒子を分散させた溶液中に酸化チタン前駆体を含む溶液を添加することにより、酸化タングステン粒子表面に酸化チタン層を成長させる方法が挙げられる。また、酸化チタン前駆体を含む溶液中に酸化タングステン粒子を添加し溶液中の溶媒を揮発させることにより、酸化タングステン粒子表面に酸化チタン層を析出させる方法などもコア粒子２の表面にシェル層３を形成する方法として挙げられる。
【００２１】
上記酸化チタン前駆体としては、チタンテトライソプロポキシドなどのアルコキシドや、チタンアセチルアセトネートやチタンラクテートなどの錯体や、塩化チタン、硫化チタンなどの水溶液などが用いられる。
【００２２】
さらに、シェル層３は、形成後に加熱処理して得られた結晶性酸化チタンを含むことが好ましく、シェル層３に含まれる酸化チタンは、アナターゼ型、ルチル型のいずれか一方、またはこれらの混合が好適である。非結晶性酸化チタンよりも、結晶性酸化チタンの方がシェル層３を緻密化させる。よって、非結晶質の酸化チタンから構成されるシェル層３を有する光触媒材料よりも、結晶性酸化チタンから構成されるシェル層３を有する光触媒材料の方が高い耐アルカリ性を有する。また、アナターゼ型の酸化チタンは、大気中で４００℃以上の温度で加熱することによって得られる。一方、ルチル型の酸化チタンは９００℃以上の温度で加熱することによって得られる。
【００２３】
本実施形態の光触媒材料１Ａを、耐アルカリ性を有する光触媒材料として一般的な用途に供するためには、耐アルカリ性が５０％以上であることが望ましく、それに加えて、ガス分解速度比が５０％以上であることがより望ましい。
【００２４】
ここで、耐アルカリ性とは、耐アルカリ処理を実施した後の、光触媒材料１Ａの残存率を示す。具体的には、耐アルカリ処理前の光触媒材料１Ａの重量をＷａ、耐アルカリ処理後の光触媒材料１Ａの重量をＷｂとしたとき、耐アルカリ性は（Ｗａ−Ｗｂ）／Ｗａ×１００で算出される値である。耐アルカリ処理は、例えば、後述する実施例に示すように、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に光触媒材料１Ａを２４時間浸漬させて実施する。
【００２５】
一方、ガス分解速度比とは、コア粒子２単体の（シェル層３で被覆されていない）光触媒材料のガス分解速度Ｖａに対する、コア粒子２がシェル層３で被覆された光触媒材料１Ａのガス分解速度Ｖｂの割合を示す。具体的には、ガス分解速度比は、Ｖｂ／Ｖａ×１００で算出される値である。また、ガス分解速度比を算出するためのガスは、光触媒材料によって分解され得るガスであればよく、例えば、後述の実施例で使用したアセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、アンモニアなどを挙げることができる。
【００２６】
なお、光触媒活性の強さを測定するためにガス分解速度比に代えて、ガス分解速度定数を用いてもよい。ガス分解速度定数は、光触媒材料１Ａにより分解されるガスの残存量の経時変化を測定した際に描く、横軸：経過時間、縦軸：ガスの残存量の対数表示のグラフにおける勾配の大きさによって定義される。ガス分解速度定数を算出するためのガスは、ガス分解速度比を算出するためのガスと同様である。
【００２７】
後述のように、実験例４では、本発明者等によって、様々な大きさのコア粒子２を様々な厚さのシェル層３で被覆した光触媒材料１Ａが作製されている。図４は、実験例４における光触媒材料１Ａの、コア粒子２に対するシェル層３の重量比と、耐アルカリ性、およびガス分解速度比との測定結果を示すグラフである。コア粒子２に対するシェル層３の重量比は、コア粒子２の重量をＷｃ、シェル層３の形成後の光触媒材料１Ａの重量をＷｃｓとすれば、（Ｗｃｓ−Ｗｃ）／Ｗｃで算出される。コア粒子２に対するシェル層３の重量比は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、ＮＭＲ（核磁気共鳴：Nuclear Magnetic Resonance）などを用いた光触媒材料１Ａの組成分析によっても算出することができる。
【００２８】
図４に示すように、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が１．０以下である光触媒材料１Ａは、５０％以上の耐アルカリ性を示す。一方、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が１．０以下である光触媒材料１Ａは、ガス分解速度比が、５０％以上の十分高い値となる。なお、図４において重量比が最小のプロット（耐アルカリ性＝約５５％，ガス分解速度＝約８８％）は、重量比＝０．０１の結果を示す。図４には、重量比が０より大きく、０．０１未満の光触媒材料１Ａ（コア粒子２表面全体を被覆する薄いシェル層３が存在する光触媒材料）の耐アルカリ性およびガス分解速度比は示されていないが、この範囲において５０％以上、５５％未満の耐アルカリ性および８８％より大きく、１００％未満のガス分解速度比を示す。一方、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が０の光触媒材料（シェル層が存在しない光触媒材料）は、コア粒子とアルカリとの接触を回避できないため、耐アルカリ性がほぼ０となる。
【００２９】
これに対し、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が１．０より大きくなると、シェル層３が過剰に厚くなるため、耐アルカリ性は十分に高い値となる。一方、ガス分解速度比は、５０％未満となる。
【００３０】
従って、図４に示す特性下限以上（耐アルカリ性が５０％以上、かつ、ガス分解速度比が５０％以上）の光触媒材料１Ａを得るためには、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が、１．０以下であることが好ましい。なお、光触媒材料１Ａはシェル層３を有するため、コア粒子２に対するシェル層３の重量比は、必然的に０より大きくなる。
【００３１】
なお、安定した一定値以上（例えば、約５５％以上）の耐アルカリ性を確保するためには、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が、０．０１以上であることが好ましいことを、本発明者等は実験により確認している。また、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が０．０１未満であっても、上記重量比が０より大きい、すなわちコア粒子２の全体を覆うシェル層が存在すれば、約５０％程度の耐アルカリ性を十分確保できるものの、約５５％以上の耐アルカリ性を確保するためには、コア粒子２に対するシェル層３の重量比が、０．０１以上であることが好ましく、０．０１以上、１．０以下であることがより好ましい。
【００３２】
〔実施形態２〕
次に、本発明の他の実施形態について、図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る光触媒材料１Ｂを模式的に示す断面図である。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００３３】
図２に示されるように、本実施形態に係る光触媒材料１Ｂは、シェル層３の表面に金属または金属化合物から構成された助触媒４が形成されている点のみが、実施形態１の光触媒材料１Ａと異なっている。
【００３４】
本実施形態の光触媒材料１Ｂにおいては、シェル層３の表面に助触媒４が形成されているので、光触媒活性を高めることが可能になる。助触媒４を構成する金属としては、例えば、銅、白金、パラジウム、鉄、銀、金、ニッケル、ルテニウム、イリジウム、ニオブ、モリブデンなどが挙げられる。また、助触媒４を構成する金属化合物としては、例えば、助触媒４を構成する金属の塩化物、臭化物、沃化物、酸化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、燐酸塩、有機酸塩などが挙げられる。
【００３５】
また、シェル層３の表面に金属または金属化合物から成る助触媒４を形成する方法としては、シェル層３を構成する粒子と助触媒４を構成する金属の粒子または助触媒４を構成する金属化合物の粒子とを混練する方法が挙げられる。また、シェル層３を構成する粒子を、助触媒４を構成する金属または助触媒４を構成する金属化合物を含む溶液に添加する。その後に、得られた溶液を加熱することによって、あるいは得られた溶液に光照射をすることによって、シェル層３の表面に助触媒４を構成する金属または助触媒４を構成する金属化合物を析出させる方法なども挙げられる。
【００３６】
さらに、助触媒４を形成するための金属または金属化合物の添加量（すなわち、シェル層３の表面に担持される助触媒４の担持量）コア粒子２を構成する酸化タングステンに対して、０．０１重量％以上３重量％以下であることが好ましい。助触媒４が金属化合物である場合、上記金属化合物の添加量（助触媒４の担持量）は、金属化合物中の金属の量を示す。金属または金属化合物の添加量が０．０１重量％よりも少ない量であると、助触媒４の助触媒としての効果が小さくなり、高い光触媒活性が得られない。また、金属または金属化合物の添加量が３重量％よりも多い量であると、シェル層３の表面を覆う助触媒４の量が多くなる。その結果、大気と接触するシェル層３の面積が小さくなるため、やはり高い光触媒活性が得られない。
【００３７】
〔実施形態３〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態に係る光触媒材料１Ｃを模式的に示す断面図である。なお、実施形態２の場合と同様に、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００３８】
図３に示されるように、本実施形態に係る光触媒材料１Ｃは、コア粒子２の代わりに、酸化タングステンと酸化銅との混合体から構成されるコア粒子５から構成されている点のみが、実施形態１の光触媒材料１Ａと異なっている。
【００３９】
コア粒子５を構成する酸化タングステンと酸化銅との混合体において、酸化銅は、酸化タングステンよりも、長波長域の光を吸収することができる。具体的には、酸化タングステンの吸収端が４６０ｎｍ付近であるのに対し、酸化銅の吸収端は６２０ｎｍ付近と長波長域に及ぶ。そのため、コア粒子５は、酸化タングステン単体から構成されるコア粒子２よりも、長波長域の光を吸収することができる。このため、本実施形態に係る光触媒材料１Ｃによれば、可視光照射時における光触媒材料１Ｃの光触媒活性を向上させることが可能となる。
【００４０】
コア粒子５を構成する酸化銅は酸化タングステンに対して、０．０１重量％より大きく、１００重量％より小さいことが望ましい。０．０１重量％より小さいと、酸化銅の混合効果が発現せず、１００重量％より大きいと酸化タングステンの混合効果が発現しない。
【００４１】
なお、実施形態１〜３に係る光触媒材料１Ａ〜１Ｃは、粉体の状態で使用することも可能であるし、樹脂に混入させた状態や、溶媒に分散させた状態で使用することも可能である。
【００４２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光触媒材料１Ａは、コア粒子２と、コア粒子２表面全体を被覆するシェル層３とから構成され、前記コア粒子２は少なくとも酸化タングステンを含み、前記シェル層３は酸化チタンから構成されていることを特徴としている。
【００４３】
このように上記の構成によれば、少なくとも酸化タングステンを含むコア粒子２と、コア粒子２の表面全体を被覆する、酸化チタンから構成されるシェル層３とを備えているので、酸化タングステン表面に酸化チタンが被覆されていない部分が存在する従来の光触媒材料よりも耐アルカリ性が高い酸化タングステン系の光触媒材料を提供することが可能となる。
【００４４】
本発明の態様２に係る光触媒材料１Ａは、上記態様１において、前記シェル層３が結晶質の酸化チタンから構成されていることが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、非結晶質の酸化チタンよりも、結晶質の酸化チタンの方が、シェル層３をより緻密化させる。そのため、結晶質の酸化チタンから構成されるシェル層３を有する光触媒材料は、非結晶質の酸化チタンから構成されるシェル層を有する光触媒材料よりも高い耐アルカリ性を示すという効果を奏する。
【００４６】
本発明の態様３に係る光触媒材料１Ａは、上記態様２において、前記シェル層３は、アナターゼ型の酸化チタンから構成されていてもよい。
【００４７】
本発明の態様４に係る光触媒材料１Ｂは、上記態様１〜３において、シェル層３の表面に銅、白金、パラジウム、鉄、銀、金、ニッケル、ルテニウム、イリジウム、ニオブ、モリブデンのうち少なくとも１種を含む金属または金属化合物が形成されていることが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、上述した金属または金属化合物は、助触媒４として作用するため、光触媒活性が向上するという効果を奏する。
【００４９】
本発明の態様５に係る光触媒材料１Ｃは、上記態様１〜４において、コア粒子５は、酸化タングステンと酸化銅との混合体から構成されることが好ましい。
【００５０】
酸化銅は酸化タングステンよりも、長波長域の光を吸収することができる。そのため、上記の構成によれば、コア粒子５は、酸化タングステンと酸化銅の混合体から構成されるので、可視光照射下において、高い光触媒活性を示すという効果を奏する。
【００５１】
また、本発明の態様６，７に係る光触媒材料１Ａは、上記態様１〜５において、前記コア粒子２，５に対するシェル層の重量比が、１．０以下であることが好ましく、０．０１以上、１．０以下であることがより好ましい。これにより、耐アルカリ性を有し、かつ光触媒活性に優れた光触媒材料を提供することが可能になる。
【００５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【実施例】
【００５３】
＜実験例１＞
まず、酸化タングステン粒子（キシダ化学）０．０５ｇをエタノール（９９．５％）１０ｍＬに添加し、１０分間超音波付与して分散させた。
【００５４】
次に、分散液を常温下にて１０００ｒｐｍで攪拌しながら、チタンテトライソプロポキシド（キシダ化学）３μＬを添加した。
【００５５】
続いて、上記分散液に純水０．３ｍＬを添加し、常温下にて１０００ｒｐｍで１０分間攪拌した。
【００５６】
その後、４０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離を用いて粉体を分離した後、エタノールで数回洗浄し、１００℃で１ｈ加熱して溶媒を揮発させた。
【００５７】
得られた粉体を、大気中において５００℃で３０分間焼成することにより、結晶性酸化チタン（アナターゼ型）で被覆された酸化タングステン粒子を得た。
【００５８】
このときの光触媒材料の重量が０．０９００ｇであったので、コア粒子（酸化タングステン）に対するシェル層（酸化チタン）の重量比は、０．８０となる。
【００５９】
そして、実験例１の光触媒材料として得られた結晶性酸化チタンで被覆された酸化タングステン粒子、および比較例の光触媒材料として、酸化チタンで被覆していない酸化タングステン粒子を、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬させた。その結果、実験例１の光触媒材料について、７１．３重量％の粒子が溶解せずに残存していた。一方、比較例の光触媒材料については、４．７重量％の粒子が溶解せずに残存していた。
【００６０】
また、青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ、７ｍＷ／ｃｍ２）照射下でのアセトアルデヒド分解速度定数は、実験例１の光触媒材料が０．５[／ｈ]であり、比較例の光触媒材料が０．３[／ｈ]であり、実験例１の光触媒材料が比較例の光触媒材料よりも優れた光触媒活性を示した。ここで、分解速度定数とは、アセトアルデヒド残存量の経時変化を測定した際に描く、横軸：経過時間、縦軸：アセトアルデヒド残存量の対数表示のグラフにおける勾配の大きさによって定義される。
【００６１】
以上のことから、耐アルカリ性を有し、かつ光触媒活性にも優れた酸化タングステン系の光触媒材料を得られることが示された。
【００６２】
＜実験例２＞
まず、酸化タングステン粒子（キシダ化学）０．０５ｇをエタノール（９９．５％）１０ｍＬに添加し、１０分間超音波付与して分散させた。
【００６３】
次に、分散液を常温下にて１０００ｒｐｍで攪拌しながら、チタンテトライソプロポキシド（キシダ化学）３μＬを添加した。
【００６４】
続いて、上記分散液に純水０．３ｍＬを添加し、常温下にて１０００ｒｐｍで１０分間攪拌した。
【００６５】
その後、４０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離を用いて粉体を分離した後、エタノールで数回洗浄し、１００℃で１ｈ加熱して溶媒を揮発させた。
【００６６】
得られた粉体を大気中において５００℃で３０分間焼成することにより、結晶性酸化チタン（アナターゼ型）によって被覆された酸化タングステン粒子を得た。
【００６７】
さらに、得られた酸化タングステン粒子に、パラジウム粒子（キシダ化学）を酸化タングステンに対し０．１重量％の割合で添加し乳鉢で混練することにより、実験例２の光触媒材料として、パラジウムが担持された結晶性酸化チタン被覆酸化タングステン粒子を得た。
【００６８】
このときの光触媒材料の重量が０．０９１０ｇであったので、コア粒子（酸化タングステン）に対するシェル層（酸化チタン）の重量比は、０．８２となる。
【００６９】
得られた実験例２の光触媒材料、および上記比較例の光触媒材料を、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬させた。その結果、実験例２の光触媒材料において、７１．５重量％の粒子が溶解せずに残存していた。一方、比較例の光触媒材料においては、４．７重量％の粒子が溶解せずに残存していた。
【００７０】
また、青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ、７ｍＷ／ｃｍ２）照射下でのアセトアルデヒド分解速度定数は、実験例２の光触媒材料が１．５[／ｈ]であり、比較例の光触媒材料が０．３[／ｈ]であり、実験例２の光触媒材料が比較例の光触媒材料よりも優れた光触媒活性を示した。ここで、分解速度定数とは、アセトアルデヒド残存量の経時変化を測定した際に描く、横軸：経過時間、縦軸：アセトアルデヒド残存量の対数表示のグラフにおける勾配の大きさによって定義される。
【００７１】
以上のことから、耐アルカリ性を有し、かつ光触媒活性にも優れた酸化タングステン系の光触媒材料を得られることが示された。
【００７２】
＜実験例３＞
まず、酸化タングステン粒子（キシダ化学）０．０４ｇ、および酸化銅（ＩＩ）粒子（キシダ化学）０．０１ｇをエタノール（９９．５％）１０ｍＬに添加し、１０分間超音波付与して分散させた。
【００７３】
次に、分散液を常温下にて１０００ｒｐｍで攪拌しながら、チタンテトライソプロポキシド（キシダ化学）３μＬを添加した。
【００７４】
続いて、上記分散液に純水０．３ｍＬを添加し、常温下にて１０００ｒｐｍで１０分間攪拌した。
【００７５】
その後、４０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離を用いて粉体を分離した後、エタノールで数回洗浄し、１００℃で１ｈ加熱して溶媒を揮発させた。
【００７６】
得られた粉体を大気中において５００℃で３０分間焼成することにより、実験例３の光触媒材料として、結晶性酸化チタン（アナターゼ型）で被覆された酸化タングステン及び酸化銅の混合粒子を得た。
【００７７】
このときの光触媒材料の重量が０．０９０５ｇであったので、コア粒子（酸化タングステンおよび酸化銅の混合粒子）に対するシェル層（酸化チタン）の重量比は、０．８１となる。
【００７８】
実験例３の光触媒材料、および上記比較例の光触媒材料を、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬させた。その結果、実験例３の光触媒材料について、７１．０重量％の粒子が溶解せずに残存していた。一方、比較例の光触媒材料については、４．７重量％の粒子が溶解せずに残存していた。
【００７９】
また、青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ、７ｍＷ／ｃｍ２）照射下でのアセトアルデヒド分解速度定数は実験例３の光触媒材料が０．７[／ｈ]であり、比較例の光触媒材料が０．３[／ｈ]であり、実験例３の光触媒材料が比較例の光触媒材料よりも優れた光触媒活性を示した。ここで、分解速度定数とは、アセトアルデヒド残存量の経時変化を測定した際に描く、横軸：経過時間、縦軸：アセトアルデヒド残存量の対数表示のグラフにおける勾配の大きさによって定義される。
【００８０】
以上のことから、耐アルカリ性を有し、かつ光触媒活性にも優れた酸化タングステン系の光触媒材料を得られることが示された。
【００８１】
＜実験例４＞
様々な量のチタンテトライソプロポキシド（キシダ化学）を用いた以外は、実験例１と同様の工程を得て、結晶性酸化チタン（アナターゼ型）で被覆された酸化タングステン粒子（コア粒子に対するシェル層の重量比が異なる１０種類の光触媒材料）を得た。
【００８２】
得られた実験例４の種々の光触媒材料を、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬させて、耐アルカリ性を測定した。また、青色ＬＥＤ（波長４５０ｎｍ、７ｍＷ／ｃｍ２）照射下でのアセトアルデヒドのガス分解速度比を測定した。
【００８３】
図４は、実験例４において作製された光触媒材料の、シェル層とコア粒子の重量比と、耐アルカリ性、およびガス分解速度比との相関を示すグラフである。ガス分解速度比は、比較例の光触媒材料のガス分解速度（Ｖａ）に対する実験例４の光触媒材料のガス分解速度（Ｖｂ）の割合で算出した（ガス分解速度比＝Ｖｂ／Ｖａ×１００）。なお、図４において重量比が最小のプロットは、コア粒子に対するシェル層の重量比が０．０１の結果を示す。
【００８４】
図４の結果から、コア粒子に対するシェル層の重量比が、０より大きく、０．１以下である光触媒材料が５０％以上の耐アルカリ性を有し、かつ、約９０％以上のガス分解速度比を有しており、好ましくは０．０１以上、０．１以下の光触媒材料が、５５％以上の耐アルカリ性を有し、かつ５０％以上のガス分解速度比を有することが示された。すなわち、このような光触媒材料は、耐アルカリ性を有し、光触媒活性にも優れた酸化タングステン系の光触媒材料であることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、可視光に対して高い触媒活性を示すので、可視光応答型の光触媒機能製品に利用することができる。上記光触媒機能製品は、基材の表面に本発明の光触媒材料で形成された光触媒体層を備え、環境汚染物質を吸着し可視光によって分解除去する機能を有している。具体的には、天井材、タイル、ガラス、壁紙、壁材、床等の建築資材および自動車用内装材および冷蔵庫やエアコン等の家電製品および衣類やカーテン等の繊維製品などが挙げられる。
【００８６】
さらに本発明の光触媒材料は、耐アルカリ性を有するので、特に、アンモニアなどの塩基性ガスを分解するために使用される、または塩基性洗剤と接触する環境下で使用される光触媒機能製品に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  光触媒材料
２              コア粒子
３              シェル層
４              助触媒
５              コア粒子
【図１】
2015061719.tif 000003
【図２】
2015061719.tif 000004
【図３】
2015061719.tif 000005
【図４】
2015061719.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月26日(2014.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア粒子と、コア粒子表面全体を被覆するシェル層とから構成されており、
前記コア粒子は少なくとも酸化タングステンを含み、前記シェル層は酸化チタンから構成されていることを特徴とする光触媒材料。
【請求項２】
前記シェル層が結晶質の酸化チタンから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒材料。
【請求項３】
前記シェル層の表面には、銅、白金、パラジウム、鉄、銀、金、ニッケル、ルテニウム、イリジウム、ニオブ、モリブデンのうち少なくとも１種を含む金属または金属化合物が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒材料。
【請求項４】
前記コア粒子は、酸化タングステンと酸化銅との混合体から構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光触媒材料。
【請求項５】
前記コア粒子に対するシェル層の重量比が、０．０１以上、１．０以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光触媒材料。
【請求項６】
コア粒子と、コア粒子表面全体を被覆するシェル層とから構成された光触媒材料の製造方法であって、
上記コア粒子として少なくとも酸化タングステン粒子を分散させた溶液中に酸化チタン前駆体を含む溶液を添加することにより、酸化タングステン粒子表面全体に酸化チタン層を成長させることを特徴とする光触媒材料の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図４の結果から、コア粒子に対するシェル層の重量比が、０より大きく、１．０以下である光触媒材料が５０％以上の耐アルカリ性を有し、かつ、約９０％以上のガス分解速度比を有しており、好ましくは０．０１以上、１．０以下の光触媒材料が、５５％以上の耐アルカリ性を有し、かつ５０％以上のガス分解速度比を有することが示された。すなわち、このような光触媒材料は、耐アルカリ性を有し、光触媒活性にも優れた酸化タングステン系の光触媒材料であることが示された。