(57)【要約】【課題】光触媒体としての使用時、周面からガスの漏出がなく、また、対象ガスとの接触時間を長くすることができて、対象ガスとの反応を効率よく行うことができる光触媒セラミックフォームを提供する。【解決手段】本光触媒セラミックフォームは、厚みが２０ｍｍ以上あるセラミックフォームに光触媒を担持した光触媒セラミックフォームにおいて、前記セラミックフォームの内部は三次元網目構造であり、その周面を封止手段によって、封止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが２０ｍｍ以上あるセラミックフォームに光触媒を担持した光触媒セラミックフォームにおいて、前記セラミックフォームの内部は三次元網目構造であり、その周面を封止手段によって、封止することを特徴とする光触媒セラミックフォーム。
【請求項２】
前記封止手段は、セラミックフォームの内部構成部材と同材質の非多孔質であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒セラミックフォーム。
【請求項３】
前記封止手段は、金枠であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒セラミックフォーム。
【請求項４】
前記封止手段は、通気性がないテープであることを特徴とする請求項１に記載の光触媒セラミックフォーム。
【請求項５】
前記光触媒はチタニアであり、膜厚が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光触媒セラミックフォーム。
【請求項６】
前記チタニア膜内あるいは膜表面上に五酸化バナジウムが固溶してなることを特徴とする請求項５に記載の光触媒セラミックフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒セラミックフォームに係り、特に光触媒を担持するセラミックフォームの周面の気孔を封止する封止手段を設けた光触媒セラミックフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に臭気成分、排気ガス成分、不純物成分などを分解除去する光触媒セラミックフォームはセラミックフォームに光触媒を担持してなる。
【０００３】
セラミックスフォームを単にフィルタとして用いる場合、セラミックフォームの厚みが通常２０ｍｍ未満のものを多く用いる。
【０００４】
一方、光触媒セラミックフォームの基材としてセラミックフォームを用いる場合、フィルタと同様に２０ｍｍ未満のものを用いると、対象ガスとの接触時間が短いため、複数の光触媒フィルタを組み合わせることが必要となる。
【０００５】
また、この光触媒フィルタの積層は、側面のカケが多発しガス流が側面から漏出する、この光触媒フォームを収容する枠体などを介して固定する必要があり枠体の部分のコストがかかる、重量が増し取り扱い難くなるなどの問題がある。
【０００６】
そこでセラミックフォームの厚みを２０ｍｍ以上にすることが考えられるが、単に２０ｍｍ以上にすると、側面からガス流の漏出が助長される問題がある。
【０００７】
なお、特許文献１には、チタニアあるいは五酸化二バナジウムなどの光触媒を担持またはコーティングする担体にシリカからなる多孔体を用い光触媒体が提案され、特許文献２には、バナジウム酸化物を含有させたチタニアが、繊維、多孔質体、多孔質薄膜、薄膜、鱗片状、顆粒状に形成され、あるいは、チタニアが基材の表面に形成された多孔質体、多孔質薄膜、薄膜であるバナジウム酸化物／チタニアハイブリッド光触媒が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１５１３５５号公報
【特許文献２】特開２００１−９６１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、光触媒体としての使用時、周面からガスの漏出がなく、また、対象ガスとの接触時間を長くすることができて、対象ガスとの反応を効率よく行うことができる光触媒セラミックフォーム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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光触媒セラミックフォームは、厚みが２０ｍｍ以上あるセラミックフォームに光触媒を担持した光触媒セラミックフォームにおいて、前記セラミックフォームの内部は三次元網目構造であり、その周面を封止手段によって、封止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光触媒セラミックフォームによれば、光触媒体としての使用時、周面からガスの漏出がなく、また、対象ガスとの接触時間を長くすることができて、対象ガスとの反応を効率よく行うことができる光触媒セラミックフォーム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】
本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームについて添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームの概念図、図２は本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームの光触媒の担持状態を示す概念図、図３は本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームの光触媒の担持状態を断面で示す概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の光触媒セラミックフォーム１は、厚みが２０ｍｍ以上で例えば円筒形状のセラミックフォーム２を備える。このセラミックフォーム２は、その内部が三次元網目構造であり、光触媒３を担持する。また、セラミックフォーム２の周面には、セラミックフォーム２の気孔を封止してガスが漏出するのを防止する封止手段４が設けられる。
【００１４】
図２及び図３に示すように、内部が三次元網目構造のセラミックフォーム２は、例えばアルミナフォームであり、光触媒３はセラミックフォーム２の表面に担持され、光触媒３はチタニアであり、膜厚は１μｍ以下である。
【００１５】
図４に示すように、また、光触媒３はチタニア３ａ膜内あるいは膜表面上に五酸化バナジウム３ｂを固融したものであり、五酸化バナジウムの含有率はチタニアに対して、０．０１〜５重量％であるのが好ましい。
【００１６】
チタニア担持セラミックフォームの製造は、例えば、アルミナ原料粉末を溶媒に分散させてスラリーを調製し、このスラリーをウレタンフォームに浸透させて、骨格表面にスラリー層を形成させた後、焼成してウレタンを焼き抜き、セラミックフォームを得るか、スラリーに架橋重合性樹脂を混合撹拌し、泡状として架橋させた後、焼成し、セラミックフォームを得、さらに、このアルミナからなるセラミックフォームを、例えば、アナターゼ型チタニアと、炭素、水素、窒素、硫黄から選ばれた少なくとも２種類がドープされているアナターゼ型チタニアと、さらに、微量の混合物からなるチタニア微粒子が含まれるスラリーに浸漬等して、セラミックフォーム表面にチタニア微粒子を配置し、熱処理する。
【００１７】
さらに、チタニア膜への五酸化バナジウムの固溶は、五酸化バナジウムを溶解したエチレンアミン、ジエチレントリアミンなどの有機塩基水溶液にセラミックフォームを含浸し、加熱して行う。
【００１８】
五酸化バナジウムはチタニアの表面近傍すなわちチタニア膜内あるいは膜表面上に偏在して、固溶し、水に不溶である。
【００１９】
セラミックフォーム２の厚さを２０ｍｍ以上にするのは、セラミックフォーム２を光触媒の担体として応用する場合、対象ガスとの接触時間を長くすることができ、対象ガスとの反応を効率よく行うことができる。特に高濃度のガスに対して有効である。２０ｍｍ未満のものを用いると、対象ガスとの接触時間が短いため、複数の光触媒フィルタを組み合わせるなどが必要である。
【００２０】
チタニア膜厚を１μｍ以下にするのは、ポーラスな膜になることで、浄化能力が高い、１μｍを超えると、緻密な膜になることで、浄化力が低い。
【００２１】
封止手段４はセラミックフォーム２の気孔を封止してガスが漏出するのを防止するためのものであり、例えば、セラミックフォーム２の気孔をつぶすように設けた、例えばアルミナフォームにあってはアルミナの非多孔質部である。この非多孔質部としての緻密質部はアルミナフォームの焼成時、アルミナフォームの周面にアルミナを塗布し、焼成して形成する。
【００２２】
非多孔質部を周面に形成することで、気孔を封止するほか、焼成時のワレの防止、取り扱い時の面のカケ防止、また、強度の向上、流入するガス流を一定方向に流すこと、さらに、強度の向上により、セラミックフォームを厚くすることが可能になる。また、非多孔質部を形成することで、光触媒ガス浄化装置に組み込む際にスムーズな組み込みが行える。
【００２３】
封止手段は同材質の非多孔質部の他に、金枠あるいは通気性がないテープなどが挙げられる。
【００２４】
金枠はセラミックフォームの気孔の封止、セラミックフォームの光触媒ガス浄化装置本体への取り付けにも便利であり、通気性がないテープは取り付け作業が容易で、安価である。
【００２５】
次に本実施形態の光触媒セラミックフォームの使用例について説明する。
【００２６】
図５に示すように、光触媒ガス浄化装置１１は、外部から常時紫外線を照射され、セラミックフォーム２に光触媒３を担持した光触媒セラミックフォーム１を備え、この光触媒セラミックフォーム１は、厚みが２０ｍｍ以上のアルミナからなるセラミックフォーム２の上面に、ガス導入口５が形成されるように、上面の２／３を断面形状がＬ字状で光透過性の入口側ガス不透過性部材６で覆い、下面の２／３を断面形状がＬ字状で光透過性の出口側ガス不透過性部材７で覆って、ガス導入口５と反対側にガス流出口８を設けている。
【００２７】
セラミックフォーム２内には、入口側ガス不透過性部材６及び出口側ガス不透過性部材７と、この両部材６、７の立上部６ａ、７ａとセラミックフォーム２の周面に設けた非多孔質部としての封止手段４で画成されたガス流路８が設けられる。立上部６ａ、７ａには、紫外線光源９、１０を設ける。
【００２８】
このような構造の光触媒ガス浄化装置は、ガス流路８を設けることにより、光触媒３とガスの接触時間が増加し、ガスは十分に浄化される。また、セラミックフォーム２の外部及び内部からの紫外線照射により、常に光触媒３に付着した成分が光触媒の作用によって分解除去され、浄化作用を維持する。
【００２９】
上述した本実施形態に係る光触媒セラミックフォームによれば、光触媒体としての使用時、周面からガスの漏出がなく、また、対象ガスとの接触時間を長くすることができて、対象ガスとの反応を効率よく行うことができる光触媒セラミックフォームが実現する。
【実施例】
【００３０】
［試験１］
目的：図６に示すように、活性炭を添加した本発明の光触媒セラミックフォームを備えた光触媒ガス浄化装置（実施例１）を用いて、ガス成分が装置を１回通過する際に除去される割合（ワンパス除去率）を調べ、図７に示す光触媒ガス浄化装置（比較例１）と比較した。
【００３１】
（試験条件）
原臭；アンモニア３．８６ｐｐｍ、  温度；２５℃、  相対湿度；５０％。
【００３２】
結果：
【表１】
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【００３３】
実施例１のようにセラミックフォームの厚さを厚くすることにより、セラミックフォームの厚さが薄い比較例１に比べて、ガスと光触媒セラミックフォームとの接触時間が増加し、ワンパス除去率を向上させることができる。
【００３４】
［試験２］
目的：
図８に示すように、本発明の光触媒セラミックフォームを光触媒ガス浄化装置に組み込み、ワンパス除去率を調べた。
【００３５】
試料：
実施例２；チタニア光触媒を三次元網目構造のアルミナフォームで担持し、周面をアルミナで封じた光触媒担持セラミックフォーム。サイズは１５０×１５０×１０ｍｍ。
【００３６】
比較例２；実施例２を同様のもので、周面は封止していない光触媒担持セラミックフォーム。
【００３７】
（試験条件）
原臭；アンモニア３．８６ｐｐｍ、  温度；２５℃、  相対湿度：５０％、  風量：５Ｌ／ｍｉｎ。
【００３８】
結果：
実施例２は対象ガスが全て光触媒セラミックフォーム（フィルタ）内を通過し、ワンパス除去率が９０．０％であるのに対して、比較例２では対象ガスが光触媒セラミックフォームの周面と装置内壁との隙間を通過する場合があり、ワンパス除去率が８４．２％と約６％低下した。
【００３９】
［試験３］
目的：
本発明の光触媒セラミックフォームに担持するチタニア（図３）（実施例３）及び五酸化バナジウムを固溶したチタニア（図４）（実施例４）について、吸着分解効率を調べる。
【００４０】
試料：
実施例３；チタニア光触媒を膜厚１μｍ以下でかつ、膜構造がポーラスである光触媒担持セラミックフォーム。サイズは１５０×１５０×１０ｍｍ。
【００４１】
実施例４；チタニア光触媒を膜厚１μｍ以下でかつ、膜構造がポーラスである光触媒担持セラミックフォームに０．０５重量％の五酸化バナジウム水溶液中に含浸後、１２０℃１時間乾燥したもの。サイズは１５０×１５０×１０ｍｍ。
【００４２】
（試験条件）
ａ．アセトアルデヒド初期濃度；４５０ｐｐｍ±１００ｐｐｍ
ｂ．ランプＯＦＦ保持時間；３０分
ｃ．ランプＯＮ保持時間；ランプ点灯後３０分
【００４３】
（試験手順）
ａ．３リットルのテドラーバッグを用意する。  
ｂ．３リットルのテドラーバッグ内に測定試料を入れる。  
ｃ．測定試料を入れたテドラーバッグ内にアセトアルデヒドガスを導入する。  
ｄ．導入後、テドラーバッグ内のガス濃度（アセトアルデヒド）をマルチガスモニタにて３０分間測定し、光触媒セラミックフォーム等にガスの吸着が均衡に達し、ガス濃度が安定するのを確かめる。  
ｅ．測定試料表面の紫外線強度を１Ｗ／ｃｍ２に調節したランプ並行２本を点灯し、測定試料に紫外線を照射し、テドラーバッグ内のガス濃度（アセトアルデヒド）をマルチガスモニタにて、３０分間測定する。
【００４４】
結果：
図９に示す。図９からもわかるように、実施例３は、光照射後、約２０分でアセトアルデヒドを吸着分解除去する。実施例４は、五酸化バナジウムを固溶したことにより、吸着分解効率が向上し、光照射後、約１５分でアセトアルデヒドを吸着分解除去し、実施例３に比べて５分短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームの概念図。
【図２】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームにおけるセラミックフォームの光触媒担持状態を示す概念図。
【図３】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームにおけるセラミックフォームの光触媒担持状態を断面で示す概念図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光触媒セラミックフォームにおけるセラミックフォームの光触媒担持状態を断面で示す概念図。
【図５】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームの応用例である光触媒ガス浄化装置の概念図。
【図６】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームのガス浄化試験に用いる光触媒ガス浄化装置の概念図。
【図７】光触媒セラミックフォームのガス浄化試験に用いる比較例を組み込んだ光触媒ガス浄化装置の概念図。
【図８】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームのガス浄化試験に用いる光触媒ガス浄化装置の概念図。
【図９】本発明の一実施形態に係る光触媒セラミックフォームのガス浄化試験の試験結果図。
【符号の説明】
【００４６】
１  光触媒セラミックフォーム
２  セラミックフォーム
３  光触媒
４  封止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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