(57)【要約】【課題】高い吸着能力と高い処理能力を有する金属酸化物担持多孔質体およびその製造方法を提供する。【解決手段】本金属酸化物担持多孔質体１は、多孔質体１０と、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに担持されている多孔質状の金属酸化物１１とを含む。また、本金属酸化物担持多孔質体は、金属水酸化物を含む金属化合物とアルコール類とを混合させた金属化合物アルコール類液を多孔質体の少なくとも孔の入口部分に付着させる工程と、金属水酸化物と過酸化水素水とが自己熱反応をする温度で、多孔質体に付着した金属化合物アルコール液に過酸化水素水を接触させることにより、自己熱反応により生成する金属酸化物が付着した多孔質体を形成する工程と、金属酸化物が付着した多孔質体を乾燥させる工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質体と、前記多孔質体の少なくとも孔の入口部分に担持されている多孔質状の金属酸化物とを含む金属酸化物担持多孔質体。
【請求項２】
前記多孔質体が活性炭である請求項１に記載の金属酸化物担持多孔質体。
【請求項３】
前記金属酸化物が酸化チタンである請求項１または請求項２に記載の金属酸化物担持多孔質体。
【請求項４】
金属水酸化物を含む金属化合物とアルコール類とを混合させた金属化合物アルコール類液を多孔質体の少なくとも孔の入口部分に付着させる工程と、
前記金属水酸化物と過酸化水素水とが自己熱反応をする温度で、前記多孔質体に付着した前記金属化合物アルコール類液に過酸化水素水を接触させることにより、前記自己熱反応により生成する金属酸化物が付着した前記多孔質体を形成する工程と、
前記金属酸化物が付着した前記多孔質体を乾燥させる工程と、を備える金属酸化物担持多孔質体の製造方法。
【請求項５】
前記金属酸化物は多孔質状である請求項４に記載の金属酸化物担持多孔質体の製造方法。
【請求項６】
前記金属化合物は付加的金属酸化物をさらに含む請求項４または請求項５に記載の金属酸化物担持多孔質体の製造方法。
【請求項７】
前記アルコール類は、１分子中に１以上１０以下の炭素原子と１以上１０以下の水酸基を有する請求項４から請求項６までのいずれかに記載の金属酸化物担持多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体に金属酸化物が担持されている金属酸化物担持多孔質体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着機能を有する材料、つまり、吸着材としては、活性炭、ゼオライト、珪藻土、シリカゲル、粘土などの多孔質体が多く用いられている。また、建材でも、それらの材料を配合したボード、材料が発売されている。たとば、珪藻土を利用したタイル、パネル、ボードや、木質材を炭にした材料が床下用の調湿材として用いられている。辰巳敬監修，「高機能ゼオライトの合成と応用」，シーエムシー出版，１９９９年７月，応用編第１６章−第２５章（非特許文献１）は、多孔質体であるゼオライトの吸着性に関して詳細に開示する。
【０００３】
上記多孔質体の中でも、特に、活性炭は、吸着力に優れ、消臭材として多く利用されている。しかしながら、消臭機能に関して、これらの材料は吸着機能のみで消臭性を付与しており、周囲の温湿度や換気により、臭い成分が離脱する。また、長期間吸着した場合、飽和に達して消臭能力を発揮しなくなるおそれがある。
【０００４】
また、金属酸化物半導体におけるバンドギャップを利用した静電気防止剤や消臭抗菌剤や、光触媒現象を応用したコーティング材が、外装材の防汚性向上や内装材などに消臭性および、抗菌剤を付与するために使用されている。また、有害物の吸着機能に分解機能を付加するために、活性炭に光触媒を担持した材料が空気清浄機などの消臭材として使用されたりしている。しかしながら、それらの材料は、活性炭を押し出しなどによりハニカム状や球状に成形した後に、その表面に光触媒を無機バインダーなどにより担持したものや、焼成により形成される化学結合であり、加工プロセスが複雑でコストも高いという問題があった。
【０００５】
また、特開２００３−２２６５１２号公報（特許文献１）は、酸化チタンのコーティング技術として、活性炭の表面に蒸着法により光触媒酸化チタンの被膜を形成させる方法を開示する。しかし、この方法においては、高真空下における活性炭表面への蒸着操作であるので、均質な蒸着物を得ることを考えると、装置の面で大量生産には向かないことが予想される。また、特開２００３−１９０２６２号公報（特許文献２）は、有機物の表面に酸化チタンゲルあるいはチタンアルコキシドの溶液をコーティングあるいは含浸した後、焼成して有機物の炭化と酸化チタンの被膜を同時に生成させる方法を開示する。また、特開２００３−０６２４６９号公報（特許文献３）は、酸化チタンを担持させる技術として、光触媒能を有する無機微粒子を合成炭酸カルシウム表面に直接担持固定する方法を開示する。また、特開２００５−２６３６１０号公報（特許文献４）は、活性炭表面が、高分子エマルション、または高分子エマルションと無機質バインダーを使用して、酸化チタンで被膜された酸化チタン被膜活性炭を開示する。
【特許文献１】特開２００３−２２６５１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０２６２号公報
【特許文献３】特開２００３−０６２４６９号公報
【特許文献４】特開２００５−２６３６１０号公報
【非特許文献１】辰巳敬監修，「高機能ゼオライトの合成と応用」，シーエムシー出版，１９９９年７月，応用編第１６章−第２５章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１から特許文献４に開示されている酸化チタン担持活性炭は、活性炭に担持された酸化チタンによって活性炭の孔の一部が塞がれているため、活性炭の吸着能力が低減する。
【０００７】
そこで、活性炭などの多孔質体の吸着能力を低下させることなく、多孔質体に酸化チタンなどの金属酸化物を担持させて、高い吸着能力と高い処理能力を有する金属酸化物担持多孔質体およびその製造方法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】
【０００８】
本発明は、多孔質体と、多孔質体の少なくとも孔の入口部分に担持されている多孔質状の金属酸化物とを含む金属酸化物担持多孔質体である。本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体において、多孔質体を活性炭とすることができ、金属酸化物を酸化チタンとすることができる。
【０００９】
また、本発明は、金属水酸化物を含む金属化合物とアルコール類とを混合させた金属化合物アルコール類液を多孔質体の少なくとも孔の入口部分に付着させる工程と、金属水酸化物と過酸化水素水とが自己熱反応をする温度で、多孔質体に付着した金属化合物アルコール類液に過酸化水素水を接触させることにより、自己熱反応により生成する金属酸化物が付着した多孔質体を形成する工程と、金属酸化物が付着した多孔質体を乾燥させる工程と、を備える金属酸化物担持多孔質体の製造方法である。本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体の製造方法において、金属酸化物を多孔質状とすることができる。また、金属化合物に付加的金属酸化物をさらに含めることができる。また、アルコール類は１分子中に１以上１０以下の炭素原子と１以上１０以下の水酸基を有することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い吸着能力と高い処理能力を有する金属酸化物担持多孔質体およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体の一実施形態は、図１を参照して、多孔質体１０と、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに担持されている多孔質状の金属酸化物１１とを含む。本実施形態の金属酸化物担持多孔質体１は、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの一部に担持されている金属酸化物１１が多孔質状であるため、処理の対象となる物質は、金属酸化物１１の孔を通って、多孔質体１０の外表面および孔の表面に達することができる。このため、本実施形態の金属酸化物担持多孔質体１は、高い吸着能力と高い処理能力を有する。
【００１２】
ここで、多孔質体１０は、複数の孔を備え吸着能力を有する物体であれば特に制限はないが、吸着能力が高い観点から、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、ベントナイトなどが好ましく、これらの中で活性炭が特に好ましく挙げられる。また、２種類以上の多孔質体を用いてもよい。
【００１３】
通常、多孔質体１０中に含まれる孔１０ｈには、その直径が大きなものから小さなものまで種々の大きさの孔がある。たとえば、図１に示すように、一般に、活性炭の孔１０ｈには、孔径が５０ｎｍ以上のマクロ孔（これが孔の入口部分１０ｅに相当する）、孔径が２ｎｍ〜５０ｎｍの中間孔１０ｆ、孔径が２ｎｍ以下のミクロ孔１０ｇが存在するとされる。なお、多孔質体の孔径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）などを用いて測定することができる。
【００１４】
かかる多孔質体１０の形状は、特に制限はないが、吸着能力および処理能力を高める観点から表面積が大きくなる形状、たとえば、円柱状、球状、破砕粒状などの粒状、粉状などが好ましい。また、多孔質体１０の大きさは、特に制限はないが、吸着能力および処理能力を高める観点から小さい方がよく、作業性を高める観点から大きい方がよい。具体的には、多孔質体１０の大きさは、平均粒径が１μｍ〜３０ｍｍが好ましい。ここで、平均粒径とは、複数の粒子について各粒子の最短径と最長径とを平均したものを意味する。なお、多孔質体の粒径は、その大きさに応じて、ＳＥＭ、ＴＥＭ、光学顕微鏡、目視で測定することができる。
【００１５】
また、金属酸化物１１は、処理対象物質を処理する能力を有する金属酸化物であれば特に制限はないが、光触媒作用による分解処理能力が高い観点から、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化亜鉛などが好ましく、これらの中で酸化チタンが特に好ましく挙げられる。また、導電性が高い観点から、酸化スズ、酸化インジウムなどが好ましく挙げられる。
【００１６】
本実施形態の金属酸化物担持多孔質体１において、金属酸化物１１は、多孔質状である。金属酸化物１１が多孔質状であることは、金属酸化物の孔径が極めて小さいことから、直接観察することは困難であるが、後述するように金属酸化物担持多孔質体１が処理対象である有害物質および汚濁物質に対して極めて高い吸着能力および処理能力を有することから支持される。
【００１７】
また、本実施形態の金属酸化物担持多孔質体１において、金属酸化物１１は、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに相当するマクロ孔に担持されている。このことは、金属酸化物担持多孔質体１をＳＥＭまたはＴＥＭなどで観察することにより確認できる。
【００１８】
ここで、金属酸化物１１は、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに担持されている他、多孔質体１０の表面１０ｓの少なくとも一部、多孔質体の孔１０ｈの奥の部分である中間孔１０ｆおよびマクロ孔１０ｇの少なくとも一部にも担持され得る。金属酸化物１１が、担持される場所および範囲は、製造方法および金属酸化物の金属の種類によって異なり得る。
【００１９】
また、本実施形態の金属酸化物担持多孔質体において、多孔質体Ｐと多孔質体に担持されている金属酸化物中の金属Ｍとの質量比は、Ｐ：Ｍ＝１００：１〜１００：５０であること、すなわち、１００ｇの多孔質体Ｐに対して金属酸化物中の金属Ｍが１ｇ〜５０ｇであることが好ましい。多孔質体１００ｇに対して金属酸化物中の金属が１ｇより小さくなると金属酸化物担持多孔質体の処理能力が低下し、多孔質体１００ｇに対して金属酸化物中の金属が５０ｇより大きくなると金属酸化物担持多孔質体の吸着能力が低下する。
【００２０】
（実施形態２）
本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体の製造方法の一実施形態は、図２を参照して、金属水酸化物を含む金属化合物２１とアルコール類２２とを混合させた金属化合物アルコール類液２３を多孔質体１０の少なくとも孔の入口部分に付着させる工程（金属化合物アルコール類液の付着工程Ｓ１）と、金属水酸化物と過酸化水素水とが自己熱反応をする温度で、多孔質体に付着した金属化合物アルコール類液に過酸化水素水２５を接触させることにより、自己熱反応により生成する金属酸化物が付着した多孔質体１５を形成する生成する工程（金属酸化物付着多孔質体の形成工程Ｓ２）と、金属酸化物が付着した多孔質体１５を乾燥させる工程（金属酸化物付着多孔質体の乾燥工程Ｓ３）と、を備える。
【００２１】
本実施形態の金属酸化物担持多孔質体の製造方法は、金属水酸化物を含む金属化合物２１とアルコール類２２とを混合させた金属化合物アルコール類液２３を多孔質体１０の少なくとも孔の入口部分に付着させる工程（金属化合物アルコール類液付着工程Ｓ１）を備える。かかる工程により、金属化合物アルコール類液が付着した多孔質体１３が得られる。多孔質体の少なくとも孔の入口部分に金属化合物アルコール類液を付着させる方法には、特に制限はなく、金属化合物アルコール類液に多孔質体１０を浸漬する方法、多孔質体１０と金属化合物アルコール類液２３とを攪拌混合する方法などが挙げられる。
【００２２】
ここで、金属水酸化物を含む金属化合物２１には、特に制限はないが、有用な処理能力または特性を有する金属酸化物、たとえば、光触媒能力を有する酸化チタンおよび酸化ニオブ、導電性を有する酸化スズを生成させる観点から、水酸化チタンを含むチタン化合物、水酸化ニオブを含むニオブ化合物、水酸化スズを含むスズ化合物などが好ましく挙げられる。
【００２３】
また、本願において、アルコール類２２とは、１分子中に１以上の水酸基を有する有機化合物をいう。かかるアルコール類２２には、特に制限はないが、作業性が高い観点から、１分子中に１以上１０以下の炭素原子と１以上１０以下の水酸基を有するものが好ましく用いられる。１分子中の炭素原子および水酸基の数を調節することにより、後述する金属水酸化物と過酸化水素水との自己熱反応温度に適合するように、アルコール類の融点および沸点を調節することができる。かかる観点から、過酸化水素水との自己熱反応温度が低い金属水酸化物を含む金属化合物については、アルコール類２２として、１分子中の炭素原子数が小さく沸点の低いアルコール類、たとえばメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール（１−プロパノール）、イソプロピルアルコール（２−プロパノール）などが好ましく用いられる。また、過酸化水素水との自己熱反応温度が高い金属水酸化物を含む金属化合物については、１分子中の炭素原子数が大きくおよび／または水酸基数が大きく沸点が高いアルコール類、たとえば、ペンチルアルコール（ペンタノール）、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましく用いられる。
【００２４】
ここで、金属化合物アルコール類液２３において、金属化合物に含まれる金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な水酸基ＯＨM（たとえば、１モルのチタン原子に対して４モルの水酸基、１モルのスズ原子に対して２モルの水酸基、１モルのニオブ原子に対して２モルの水酸基など）とアルコール類中の水酸基ＯＨAとのモル比はＯＨM：ＯＨA＝１００００：１〜１：１０であること、すなわち、金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な１モルの水酸基ＯＨMに対してアルコール類中の水酸基ＯＨAは１×１０-4モル〜１０モルであることが好ましい。金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な１モルの水酸基ＯＨMに対して、アルコール類中の水酸基ＯＨAが１×１０-4モルより小さいと自己熱反応温度が高くなり、アルコール類中の水酸基ＯＨAが１０モルより大きいと反応時間が長くなる。
【００２５】
また、多孔質体Ｐと多孔質体に含浸させる金属化合物アルコール類液中の金属ＭSとの質量比はＰ：ＭS＝１００：１〜１００：５０であること、すなわち、１００ｇの多孔質体Ｐに対して金属化合物アルコール類液中の金属ＭSは１ｇ〜５０ｇであることが好ましい。１００ｇの多孔質体Ｐに対して、金属化合物アルコール類液の金属ＭSが１ｇより小さくなると金属酸化物担持多孔質体の処理能力が低下し、金属化合物アルコール類液中の金属が５０ｇより大きくなると金属酸化物担持多孔質体の吸着能力が低下する。
【００２６】
また、本実施形態の金属酸化物担持多孔質体の製造方法は、金属水酸化物と過酸化水素水とが自己熱反応をする温度（かかる温度を自己熱反応温度という。）で、多孔質体１１付着した金属化合物アルコール類液２３に過酸化水素水２５を接触させることにより、自己熱反応により生成する金属酸化物が付着した多孔質体１５を形成する工程（金属酸化物付着多孔質体の形成工程Ｓ２）を備える。金属化合物中の金属水酸化物は、過酸化水素水と自己熱反応することにより、多孔質状の金属酸化物となる。こうして、多孔質体１０の少なくとも孔の入口部分に多孔質状の金属酸化物が付着した多孔質体１５が得られる。
【００２７】
ここで、自己熱反応とは、複数の化学種が自己熱により反応することをいう。また、自己熱反応を開始する最低温度（最低自己熱反応温度）は、金属水酸化物の種類と過酸化水素水の過酸化水素濃度により決まる。たとえば、ある多孔質体に付着した金属化合物アルコール類液中の金属水酸化物１ｇに対して３５質量％の過酸化水素水を５ｇ接触させて、徐々に温度を上げていくと自発的に反応を開始する温度を最低自己熱反応温度と定義することができる。金属水酸化物が酸化チタンの場合において自己熱反応させる温度は３００Ｋ（２７℃）〜３１５Ｋ（４２℃）が好ましく、酸化スズの場合において自己熱反応させる温度は３３５Ｋ（６２℃）〜３７５Ｋ（１０２℃）程度が好ましく、酸化ニオブの場合において自己熱反応させる温度は３１０Ｋ（３７℃）〜３３５Ｋ（６２℃）程度が好ましい。
【００２８】
また、多孔質体に付着した金属化合物アルコール類液中の金属水酸化物ＭOHとその金属化合物アルコール類液に接触させる過酸化水素水Ｑとの質量比はＭOH：Ｑ＝１：０．５〜１：２００であること、すなわち、１ｇの金属水酸化物ＭOHに対して３５質量％の過酸化水素水Ｑは０．５ｇ〜２００ｇであることが好ましい。金属水酸化物１ｇに対して、３５質量％の過酸化水素水Ｑが０．５ｇより小さくなると得られる金属酸化物が多孔質になりにくく、３５質量％の過酸化水素水が２００ｇより大きくなると未反応の過酸化水素が多くなる。
【００２９】
ここで、多孔質体に含浸した金属化合物アルコール類液中の金属水酸化物と過酸化水素水との自己熱反応により生成した多孔質状の金属酸化物の中に存在するアルコール類および／または水を少なくすることにより、金属酸化物中の孔を微細化することができる。このために、金属化合物アルコール類液における金属化合物に含まれる金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な水酸基ＯＨMとアルコール類中の水酸基ＯＨAとのモル比、金属水酸化物と過酸化水素水との質量比を調整することができる。金属酸化物中の孔を微細化する観点から、金属化合物アルコール類液２３において、金属化合物に含まれる金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な水酸基ＯＨMとアルコール類中の水酸基ＯＨAとのモル比はＯＨM：ＯＨA＝１００：１〜１：５であること、すなわち、金属水酸化物の金属原子に配位するのに必要な１モルの水酸基ＯＨMに対してアルコール類中の水酸基ＯＨAは０．０１モル〜５モルであることがより好ましい。また、金属水酸化物と過酸化水素との質量比はＭOH：Ｑ＝１：１〜１：２０であること、すなわち、１ｇの金属水酸化物ＭOHに対して３５質量％の過酸化水素水Ｑが１ｇ〜２０ｇであることがより好ましい。
【００３０】
また、本実施形態の金属酸化物担持多孔質体の製造方法は、金属酸化物が付着した多孔質体１５を乾燥させる工程（乾燥工程Ｓ３）を備える。上記の金属水酸化物と過酸化水素水との自己熱反応により生成した多孔質状の金属酸化物には、金属化合物アルコール類液に由来するアルコール類および過酸化水素水に由来する水が含まれている。したがって、かかる金属酸化物が付着した多孔質体１５を乾燥させることにより、金属酸化物中のアルコール類および水を乾燥させることにより、金属酸化物を多孔質体に担持させた金属酸化物担持多孔質体１が得られる。
【００３１】
ここで、金属酸化物が付着した多孔質体１５の乾燥は、室温（２５℃程度）以上で行なうことができ、乾燥を促進させるために３７３Ｋ（１００℃）〜１０７３Ｋ（８００℃）で行なうことが好ましい。
【００３２】
本実施形態の製造方法により得られる金属酸化物担持多孔質体は、図１を参照して、多孔質体１０と、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに担持されている多孔質状の金属酸化物１１とを含む。この金属酸化物担持多孔質体１において、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの一部に担持されている金属酸化物１１が多孔質状であるため、処理の対象となる物質は、金属酸化物１１の孔を通って、多孔質体１０の外表面および孔の表面に達することができる。このため、この金属酸化物担持多孔質体１は、高い吸着能力と高い処理能力を有する。
【００３３】
ここで、本実施形態の製造方法により得られる金属酸化物担持多孔質体１において、金属酸化物１１は、多孔質体１０の少なくとも孔１０ｈの入口部分１０ｅに担持されている他、多孔質体１０の表面１０ｓの少なくとも一部、多孔質体の孔１０ｈの奥の部分である中間孔１０ｆおよびマクロ孔１０ｇの少なくとも一部にも担持され得る。金属酸化物１１が担持される場所および範囲は、金属水酸化物のアルコール類への溶解性および溶解しない金属水酸化物についてはその金属水酸化物の粒径（ここでは、金属化合物アルコール類液における金属水酸化物の凝集粒子の粒子径（２次粒子径）を意味する。）に依存する。ここで、金属化合物アルコール類液中における金属水酸化物の粒径およびその分布は、レーザ回折方式またはレーザ散乱方式の粒度分布測定装置などで測定ができる。
【００３４】
たとえば、水酸化チタンおよび水酸化ニオブなどは、アルコール類に溶解しないため、水酸化物の粒径以上の孔径を有する孔の部分まで入り込むことができる。このため、水酸化チタンおよび水酸化ニオブと過酸化水素水との自己熱反応により生成する酸化チタンおよび酸化ニオブはそれらの水酸化物の粒径以上の孔径を有する孔の部分まで入り込むことができるため、かかる範囲内でその後の乾燥により多孔質体１０中に担持される。
【００３５】
また、水酸化スズは、アルコール類に溶解するため、水酸化スズおよびアルコール類の分子径以上の孔径を有する孔の部分まで入り込むことができる。このため、水酸化スズと過酸化水素水との自己熱反応により生成する酸化スズはその水酸化物およびアルコール類の分子径以上の孔径を有する孔の部分まで入り込むことができるため、かかる範囲内でその後の乾燥により多孔質体１０中に担持される。
【００３６】
ここで、本実施形態の製造方法において、金属化合物は、金属水酸化物の他に、付加的金属酸化物をさらに含むことができる。ここで、付加的金属酸化物の金属種は、金属水酸化物の金属種と同じであっても異なっていてもよい。担持させる金属酸化物の担持量を高めたり、化学種の異なる金属酸化物を担持することにより複合的な特性を有する金属酸化物担持多孔質体の製造が可能となる。
【００３７】
また、金属酸化物担持多孔質体１において、多孔質体１０に担持される金属酸化物は、化学組成が同じ複数の金属酸化物であっても、それらの結晶構造が異なり、処理対象物質に対する処理能力が異なる場合がある。たとえば、酸化チタン（ＴｉＯ2）は、アナターゼ型およびルチル型の２種類の結晶構造を有し、結晶構造の異なる酸化チタンは光触媒能力が異なる。また、本実施形態の製造方法によれば、水酸化チタンと過酸化水素水とが自己熱反応することにより、アナターゼ型の酸化チタンが生成する。このため、水酸化チタンとルチル型の酸化チタン（付加的金属酸化物）を含むチタン化合物を用いることにより、多孔質体にアナターゼ型およびルチル型の酸化チタンが担持された酸化チタン担持多孔質体が得られる。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
１．酸化チタン担持活性炭の製造
粒子径（２次粒子径）が５０ｎｍ〜１００ｎｍの水酸化チタン（Ｔｉ（ＯＨ）4）５０．６４ｇと粒子径（２次粒子径）が５０〜８０ｎｍのアナターゼ型結晶の酸化チタン微粉末２６．６２ｇとイソプロピルアルコール（２−プロパノール）８０．１２ｇとをよく攪拌して混合し、水酸化チタンおよび酸化チタンがイソプロピルアルコールに溶解せずに分散した水酸化チタン・酸化チタン・イソプロピルアルコール液を作製した。その水酸化チタン・酸化チタン・イソプロピルアルコール液４９．３ｇを平均粒径が５ｍｍの活性炭（日本エンバイロケミカルズ社製白鷺粒状４−６タイプ）１００ｇの表面および孔の入口部分に付着させた。これに３０３Ｋ（３０℃）の温度下で３５質量％の過酸化水素水を２５３．２ｇ加えると、自己熱反応が起こり、酸化チタンが付着した活性炭が得られた。この酸化チタンが付着した活性炭を、乾燥機内において４７３Ｋ（２００℃）で１時間乾燥させると、酸化チタン担持活性炭が得られた。この酸化チタン担持活性炭は、以下の実施例１において極めて高い有害物質除去能力を有することから、多孔質状の酸化チタンが活性炭の少なくとも孔の入口部分に担持されているものと考えられる。
【００３９】
２．トルエンガスの除去
５リットルのテトラバックに、上記酸化チタン担持活性炭を１ｇ入れたシャーレおよび１リットルの空気を封入した。次に、発光ピーク波長が３６０ｎｍで出力５０Ｗのブラックライトによる１０ｃｍの距離からの光を１ｇの酸化チタン担持活性炭に２時間照射させた後、その光照射を続けながら、１回のガス注入によりテトラバック中のトルエン濃度が１０００ｐｐｍとなるように必要量のトルエンガスを１時間ごとに注入し、各回におけるトルエンガスの注入３０分後のテトラバック中のトルエン濃度を検知管により測定した（実施例１）。
【００４０】
また、ブランクとして上記酸化チタン担持活性炭を入れなかったこと以外は実施例１と同様にしてテトラバック中のトルエン濃度を測定した（これを比較例１ａという）。また、テトラバックに上記酸化チタン担持活性炭に替えて、酸化チタンを担持していない平均粒径が５ｍｍの活性炭（日本エンバイロケミカルズ社製白鷺粒状４−６タイプ）を１ｇ入れたこと以外は実施例１と同様にしてテトラバック中のトルエン濃度を測定した（これを比較例１ｂという）。結果を表１および図３にまとめた。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１および図３から明らかなように、ブランク（比較例１ａ）および活性炭（比較例１ｂ）の場合は、トルエンガスの注入回数が多くなるにつれてテトラバック中のトルエン濃度は増加したが、酸化チタン担持活性炭（実施例１）の場合は、テトラバック中のトルエン濃度は急激に減少し、トルエンガスの注入回数が５回以上のとき、注入３０分後においてはトルエンが検出されなかった。以上のことから、酸化チタン担持活性炭はきわめて高いトルエン除去性能を有することがわかった。
【００４３】
（実施例２）
１．酸化スズ担持シリカゲルの製造
粒子径（２次粒子径）が５０ｎｍ〜１００ｎｍの水酸化スズ（Ｓｎ（ＯＨ）2）１２．５８４ｇとエチルアルコール（エタノール）６．１４３ｇとをよく攪拌して混合し、水酸化スズがエチルアルコールに溶解した水酸化スズ・エチルアルコール液を作製した。その水酸化スズ・エチルアルコール液１１．８ｇを平均粒径が５０μｍのシリカゲル（洞海化学工業社製サンラブリー）１００ｇの表面および孔の部分に付着させた。これに３３８Ｋ（６５℃）の温度下で３５質量％の過酸化水素水を１２５．８４ｇ加えると、自己熱反応が起こり、酸化スズが付着したシリカゲルが得られた。この酸化スズが付着したシリカゲルを、乾燥機内において６７３Ｋ（４００℃）で１時間乾燥させると、酸化スズ担持シリカゲルが得られた。
【００４４】
２．表面抵抗値の測定
１０ｃｍ×２０ｃｍ×厚さ２ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂板の主面に、上記酸化スズ担持シリカゲル１ｇと５００ｇのイソプロピルアルコール（２−プロパノール）との混合物をウェット状態の厚さが１００μｍ〜２００μｍで塗布して、乾燥機内で４７３Ｋ（２００℃）で１時間乾燥させて、酸化スズ担持シリカゲル膜が被覆されたＰＥＴ樹脂板（実施例２）を作製した。導電抵抗測定器を用いて、気温２５℃、相対湿度３０％の雰囲気下で、酸化スズ担持シリカゲル膜が被覆されたＰＥＴ樹脂板の表面抵抗値を測定した。
【００４５】
また、ブランクとして上記酸化スズ担持シリカゲルが被覆されていないＰＥＴ樹脂板の表面抵抗値を測定した（これを比較例２ａという）。また、酸化スズ担持シリカゲルに替えて、酸化スズが担持されていないシリカゲル膜が被覆されたＰＥＴ樹脂板の表面抵抗値を測定した（これを比較例２ｂという。）結果を表２にまとめた。
【００４６】
【表２】
2008080331.tif 000004
【００４７】
表２から明らかなように、ブランク（比較例２ａ）およびシリカゲル（比較例２ｂ）の場合の表面抵抗値は１×１０13Ω／ｃｍであったが、酸化スズ担持シリカゲル（実施例２）の場合の表面抵抗値は１×１０6Ω／ｃｍであった。このことから、シリカゲルは酸化スズが担持されることにより、表面抵抗値が低減し、導電性が著しく高くなったことがわかる。
【００４８】
（実施例３）
１．酸化ニオブ担持ゼオライトの製造
粒子径（２次粒子径）が５０ｎｍ〜１００ｎｍの水酸化ニオブ（Ｎｂ（ＯＨ）2）１０．０６１ｇとｎ−プロピルアルコール（１−プロパノール）１０．０１５ｇとをよく攪拌して混合し、水酸化ニオブがｎ−プロピルアルコールに溶解せずに分散した水酸化ニオブ・ｎ−プロピルアルコール液を作製した。その水酸化ニオブ・ｎ−プロピルアルコール液１６．２ｇを平均粒径が２００μｍのゼオライト（中部電力社製シーキュラス）１００ｇの表面および孔の入口部分に付着させた。これに３１３Ｋ（４０℃）の温度下で３５質量％の過酸化水素水を１００．６１ｇ加えると、自己熱反応が起こり、酸化ニオブが付着したゼオライトが得られた。この酸化ニオブが付着したゼオライトを、乾燥機内において５７３Ｋ（３００℃）で１時間乾燥させると、酸化ニオブ担持ゼオライトが得られた。この酸化ニオブ担持活性炭は、以下の実施例３において極めて高い有害物質除去能力を有することから、多孔質状の酸化ニオブがゼオライトの少なくとも孔の入口部分に担持されているものと考えられる。
【００４９】
２．アンモニアガスの除去
５リットルのテトラバックに、上記酸化ニオブ担持ゼオライトを１ｇ入れたシャーレおよび１リットルの空気を封入した。次に、発光ピーク波長が３６０ｎｍで出力５０Ｗのブラックライトによる１０ｃｍの距離からの光を１ｇの酸化ニオブ担持ゼオライトに２時間照射させた後、その光照射を続けながら、１回のガス注入によりテトラバック中のアンモニア濃度が３００ｐｐｍとなるように必要量のアンモニアガスを２時間ごとに注入し、各回におけるアンモニアガスの注入１．５時間後のテトラバック中のアンモニア濃度を検知管により測定した（実施例３）。
【００５０】
また、ブランクとして上記酸化ニオブ担持ゼオライトを入れなかったこと以外は実施例３と同様にしてテトラバック中のアンモニア濃度を測定した（これを比較例３ａという）。また、テトラバックに上記酸化ニオブ担持ゼオライトに替えて、酸化ニオブを担持していない平均粒径が２００μｍのゼオライト（中部電力社製シーキュラス）を１ｇ入れたこと以外は実施例３と同様にしてテトラバック中のアンモニア濃度を測定した（これを比較例３ｂという）。結果を表３および図４にまとめた。
【００５１】
【表３】
2008080331.tif 000005
【００５２】
表３および図４から明らかなように、ブランク（比較例３ａ）およびゼオライト（比較例３ｂ）の場合は、アンモニアガスの注入回数が多くなるにつれてテトラバック中のアンモニア濃度は増加したが、酸化ニオブ担持ゼオライト（実施例３）の場合は、テトラバック中のアンモニア濃度は減少した。以上のことから、酸化ニオブ担持ゼオライトは高いアンモニア除去性能を有することがわかった。
【００５３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体は、高い吸着能力と高い処理能力を有しているため、脱臭材、抗菌材、有害物質の除去材などに広く利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体の一実施形態の概略断面拡大図である。
【図２】本発明にかかる金属酸化物担持多孔質体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】酸化チタン担持活性炭のトルエン除去性能を示す図である。
【図４】酸化ニオブ担持ゼオライトのアンモニア除去性能を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  金属酸化物担持多孔質体、１０  多孔質体、１０ｅ  入口部分、１０ｆ  中間孔、１０ｇ  ミクロ孔、１０ｈ  孔、１０ｓ  表面、１１  金属酸化物、１３  金属化合物アルコール類液が付着した多孔質体、１５  金属酸化物が付着した多孔質体、２１  金属水酸化物を含む金属化合物、２２  アルコール類、２３  金属化合物アルコール類液、２５  過酸化水素水。
【図１】
2008080331.tif 000006
【図２】
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【図３】
2008080331.tif 000008
【図４】
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