(57)【要約】【課題】シリカゲルと水が接触する事を無くし、シリカゲルが水中に溶解しシリカスケールとして酸化チタン表面に付着し光酸化・還元作用を妨げることを防止する。【解決手段】本発明は、酸化チタンを孔径が１０ｎｍ以下のポーラス状の細孔を残した透明性のある比重の軽い、シリカゲル担持体表面へバインダーを使わず固着させ、シリカスケールの発生を防止し、同時に酸化チタンが剥離する事を防ぎ、光を有効に酸化チタンへ受光できる構造を持ち、可視光域にも活性度の高い光透過性のある光触媒と製造方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカゲル球体担体表面にガラス質の薄膜を形成した内部がポーラス状な担体であり、且つ酸化チタンが担持され、該酸化チタンがガラス質薄膜及び細孔上に成形されている事を特徴とする、光透過性のある光触媒。
【請求項２】
請求項１に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理した後、真空下で焼成した光透過性のある光触媒。
【請求項３】
請求項２に記載の光触媒を製造する製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬品で腐食溶解処理した後、真空下で焼成した、光透過性のある光触媒。
【請求項５】
請求項４に記載の光触媒を製造する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化チタン光触媒として主に環境浄化関連機器用途に利用されるほか、光学関連、道路関連、農業関連、店舗関連、住宅設備・建材関連、家電・電気関連、自動車関連、日用品・消費材関連、医療関連に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
光触媒酸化チタンは、微粒子状でナノサイズ粒子が最も効果がある事は分かっているが、微粒子の場合は分離が困難な為、実用に供するには、活性炭やシリカゲル、ガラス等の担体に、酸化チタン含有液を塗布・焼成・担持する方法が一般的である。この方法で生成された光触媒はバインダーが劣化する、担持体が光を透過しない、又は比重が大きくなり流動が困難、有機物が表面に蓄積される等の理由で性能があまり上がらない欠点がある。また、酸化チタンを励起させる光のエネルギーは紫外線域に限られた欠点があった。
具体例として酸化チタン高担持光触媒（特許文献１）がある。この方法は、酸化チタンをシリカゲル細孔内部まで浸透させて、バインダーにて担持し、その後表面の酸化チタンを洗い落し、細孔表面近傍の酸化チタンによる光酸化・還元反応を利用するものであるが、この方法だと、表面近傍の細孔に多量に入った酸化チタンは不透明な白色を呈する。このため、シリカゲルの担持体は光を透過できず、従ってシリカゲルの細孔深く浸透した有機物には光が到達せず、分解されない。長期に使用すると有機物が蓄積し表面を汚す、又は細孔内部のシリカゲルが水中に溶解し光触媒の表面にシリカスケールとして付着すると同時に、酸化チタンが剥離する等の性能を落す欠点がある。また、光源として紫外線域の光しか利用できない欠点があった。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７７５３９９号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸化チタンを孔径が１０ｎｍ以下のポーラス状の細孔を残した透明性のある比重の軽い、担持体表面へバインダーを使わず固着させ、酸化チタン膜を形成する事によりシリカゲルと水が接触する事を無くし、シリカゲルが水中に溶解しシリカスケールとして酸化チタン表面に付着し光酸化・還元作用を妨げる事を防止し、且つ酸化チタンが剥離する事を防ぎ、光を有効に酸化チタンへ受光できる構造を持ち、可視光域にも活性度の高い光透過性のある光触媒と製造方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下に本発明にかかる課題を解決する為の手段を説明する。
【０００６】
シリカゲル球体担体表面の径が３２μｍ〜４ｍｍの平均細孔径が１０ｎｍ以下で、シリカゲル球体表面にガラス質の薄膜を形成した事により内部がポーラス状になった担体である。薄膜の厚さは０．１から３μｍの範囲にあり、且つガラス質表面に酸化チタンを担持させた光触媒で、酸化チタン量を０．１〜１０重量％とし比重は０．１〜２の範囲にある。又、光の透過率が８０％以上で当該酸化チタン膜がシリカゲル表面及び細孔上に成形されている事を特徴とする可視光域での活性度の高い、光透過性のある光触媒である。
【０００７】
請求項１に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。弗化水素酸の濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からプラスチック製のピぺットで弗化水素酸を添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の弗化水素酸をエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなり内部に細孔が残りポーラス状になった担体を酸化チタン溶液に５秒から１時間、浸漬する。酸化チタン溶液はサステナブルテクノロジー社製のものを使用した。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／時間の範囲であり、最高温度に達した時点で５分から３時間保持することが望ましい。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【０００８】
請求項１に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬品で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。水酸化ナトリウムの濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からガラス製のピぺットで水酸化ナトリウムを添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の水酸化ナトリウムをエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなった担体を酸化チタン溶液に５秒から１時間、浸漬する。
酸化チタン溶液はサステナブルテクノロジー社製のものを使用した。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／時間の範囲であり、最高温度に達した時点で５分から３時間保持することが望ましい。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【０００９】
［実施例１］
以下に上記の請求項２の方法で製造した光触媒（図１新光触媒）と特開平９−７１４１８の新東Ｖセラミックス製ＨＱＣ５１（図１従来の光触媒）による活性度比較テスト結果を記す。メチレンブルー２００ｍｇ／Ｌ、３０ｍＬを夫々の光触媒と一緒にビーカーに入れ、上部から光源：セン特殊光源製低圧水銀ランプ４０Ｗを照射し、透明になるまでの時間を測定した。その結果、新光触媒は比較例に比して約１．２倍の分解速度が得られた。
【００１０】
［実施例２］
以下に上記の請求項２の方法で製造した新光触媒と特開平９−７１４１８の新東Ｖセラミックス製ＨＱＣ５１による活性度比較テスト結果を記す。ホルマリン１０００ｍｇ／Ｌ、１０Ｌを中心部に光源と光触媒を配置した円筒形の反応槽に入れ、反応槽下部に配置したノズルから噴出させ反応槽上部からポンプに戻る循環ラインのあるテスト装置により分解テストを行った。光源はセン特殊光源製高圧水銀ランプ４００Ｗであり、光触媒の量は１００ｍＬから５００ｍＬである。１／１００の濃度に分解するまでの時間を測定し、その結果、新光触媒は比較例に比して約５倍の分解速度が得られた。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、酸化チタンを担持体表面へバインダーを使わず固着させ膜を形成する事により、シリカゲルと水が接触する事を無くし、シリカゲルが水中に溶解しシリカスケールとして酸化チタン表面に付着し光酸化・還元作用を妨げる事を防止し、且つ酸化チタンが剥離する事を防ぎ、光を有効に酸化チタンへ受光できる構造を持ち、可視光域にも活性度の高い光透過性のある光触媒を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光触媒
【図２】本願発明の新光触媒
【図１】
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【図２】
2004275799.tif 000003