(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に二酸化チタン及び５．０〜６０質量％のパラジウムからなる皮膜を真空蒸着法により形成してなる光触媒材料。
【請求項２】
上記皮膜中のパラジウムの含有量が１０質量％であることを特徴とする請求項１記載の光触媒材料。
【請求項３】
上記真空蒸着法がイオンプレーティング法により二酸化チタン及びパラジウムを蒸発させながら同時に成膜させるもので、前記皮膜はアモルファスであることを特徴とする請求項１又は２記載の光触媒材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒材料に関し、より詳細には汚染物質の分解性に優れた光触媒材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化チタンは、紫外線により光活性を示すことが知られ、この光活性による光触媒作用を利用した有機物質の分解が行われている。この際、光活性に優れたアナターゼ型二酸化チタン膜を効率良く基材上に形成する必要があった。
【０００３】
従来、上記二酸化チタン膜を基材上に形成する方法としては、塗布や下記の種々の方法が行われているが、そのいずれもが下記の通りの多くの問題がある。すなわち、塗布の場合は、アナターゼ型二酸化チタン微粒子をバインダーに分散させて行うために、全表面に占める二酸化チタンの比率が少なく、光触媒効果は十分でない。
【０００４】
基材表面に直接二酸化チタン膜を形成させる方法としては、チタン鋼表面の酸化や金属基材上への二酸化チタン溶射等があるが、いずれも基材が限定されており、それらの光触媒効果も十分でない。又、金属基材や一部プラスチック基材の場合には、複合メッキの技術を用い、湿式の電解或いは無電解メッキの際、メッキ液中にアナターゼ型二酸化チタン微粒子を分散させることにより二酸化チタンを含むメッキ膜を形成させることが可能であるが、基材表面における二酸化チタンの比率が低いため光活性は十分でない。
【０００５】
このような低い光活性のため、蛍光灯等による紫外線照射では、光触媒効果が不十分であったり、光触媒として機能させるためブラックライト等の紫外線発生源を極く間近かに設置させる必要があった。
【０００６】
上記のように、二酸化チタン膜単独では光触媒として効果は不十分である。一方、二酸化チタン等の金属酸化物、硫化カドミウム等の金属硫化物、セレン化カドミウム等の金属セレン化物、リン酸ゲルマニムの金属リン化物等、或いはこれらに白金、ロジウム、ルテニウム、鉄又は銅を担持したものを基材上にＰＶＤ法で成膜することも試みられているが（特開平９−１９２４９８号公報）、これらの内二酸化チタンが触媒活性その他が高く特に好ましいとしている。
【０００７】
又、光触媒の特性の一つに、材料表面の親水性を向上させる働きも確認されており、アナターゼ型二酸化チタンや、それに二酸化珪素を併用した親水性材料も報告されている。しかし、それらの親水性材料では、光照射を長くするか、強い光源を必要とした。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、汚染物質の分解性に優れ、かつ親水性に富んだ光触媒効果を示す材料を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題点を改善すべく二酸化チタンに組み合わせる金属種について鋭意検討した結果、二酸化チタンにパラジウムを組み合わせて基材上に真空蒸着法により皮膜を形成した材料が、本発明の目的を達成し得ることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、基材の表面に二酸化チタン及び５．０〜６０質量％のパラジウムからなる皮膜を真空蒸着法により形成してなる光触媒材料を要旨とする。
又、本発明の光触媒材料は、上記皮膜中のパラジウムの含有量が１０質量％であることを特徴とする。
又、本発明の光触媒材料は、上記真空蒸着法がイオンプレーティング法により二酸化チタン及びパラジウムを蒸発させながら同時に成膜させるもので、前記皮膜はアモルファスであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の態様】
本発明で用いられる二酸化チタンは、耐蝕処理用として真空蒸着法で用いられている汎用のルチル型二酸化チタンが好適であるが、アナターゼ型、ブルッカイト型、更には非晶質の二酸化チタンでも良い。なぜならば、るつぼに入れられた二酸化チタン原料はいったん蒸発し、基材上に蒸着するため、初期の結晶構造は蒸着膜の結晶に直接影響を与えないからである。
【００１２】
本発明で用いられる成膜方法は真空蒸着法であるが、成膜の密着性等を考慮すると、イオンプレーティング法により二酸化チタン及びパラジウムを蒸発させながら同時に基材上に成膜させる方法が特に好ましい。原料の蒸発方法としては、多陰極熱電子照射法、中空陰極法、熱陰極法、アークプラズマ法等既存の技術を採用することができる。
【００１３】
基材としては、真空蒸着法、特にイオンプレーティング条件下、材料からのガス放出、材料の変形等がなければ、どのような材料を用いることができ、合金を含む各種金属材料、ガラスやセラミック等の無機材料、プラスチック等が使用可能である。
【００１４】
基材上に成膜される二酸化チタンとパラジウムの複合皮膜の厚さは、１００オングストローム（１０ｎｍ）〜５０μｍであり、皮膜の密着性や強度等を考慮すれば、０．１〜１０μｍが好ましい。
【００１５】
複合皮膜はその中に、３．０〜８０質量％のパラジウムを含むのが好ましく、皮膜物性を考慮すると、パラジウムの含有量は特に好ましくは５．０〜６０質量％である。パラジウムの含有量が３．０質量％未満では、パラジウムを複合した効果が得られず、８０質量％を超えると、光触媒活性の効果が低下すると共に皮膜の強度も低下してしまい、望ましくはない。
【００１６】
金属酸化物の真空蒸着では、得られる皮膜の組成式が整数にならず、そのため真空中に酸素ガスを導入し、ある程度の酸素分圧下で蒸着されることもあるが、本発明においても同様の手法を用いることには何ら問題がない。
【００１７】
上記のようにして得られる複合皮膜は、Ｘ線回折にて二酸化チタンの結晶形であるルチル型やアナターゼ型特有の回折を示さず、二酸化チタンはアモルファス（非晶質）である。
【００１８】
上記本発明の光触媒材料は、その形状は何ら決められるものではなく、フィルム状、シート状、板状、ブロック状、円柱状等、使用される用途に応じて任意に加工することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、詳細に説明する。
（実施例）
ルチル型二酸化チタンとパラジウムを原料として、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．０ｍｍのＳＵＳ３０４製板の片面上に、複合皮膜中のパラジウムの含有量が３、５、１０又は６０質量％になるように厚さ１．０μｍの二酸化チタン・パラジウムの複合皮膜をイオンプレーティング法により形成した。
【００２０】
（比較例１）
ルチル型二酸化チタンとパラジウムからなる原料の代りに、ルチル型二酸化チタンからなる原料、又はパラジウムからなる原料を用いた以外は、実施例と同様にして厚さ１．０μｍの二酸化チタンの単独皮膜及びパラジウムの単独皮膜をイオンプレーティング法により形成した。
【００２１】
汚染物質の分解効果の確認試験
実施例及び比較例１で作製した各種試料並びに何ら処理しないＳＵＳ３０４製板（未処理板）を、蓋と本体が透明なポリスチレン製の容器に入れ、ここにメチレンブルーの２×１０-5モル／ｌの溶液を注ぎ込み、試料全体が溶液と接触するようにした。波長３６０ｎｍ付近に分布のピークがある紫外線ランプを用いて、上記各試料の表面における強度が２０〜３５μＷ／ｃｍ2 になるように、紫外線を照射しながら室温で２４時間放置した。分光光度計にて紫外線照射前後のメチレンブルー溶液の６６０ｎｍにおける吸光度を測定して、その変化を見た。それらの結果を表１に示した。
【００２２】
【表１】
0004755756.tif 000002
【００２３】
表１から明らかのように、未処理板及びパラジウム単独皮膜からなる試料では、紫外線照射前後の吸光度に変化がなく、光触媒活性は全く見られず、又、二酸化チタン単独皮膜からなる試料では、紫外線照射後の吸光度は減少するものの、その度合いは僅かであり、光触媒活性が小さいことが判る。
これに対して、実施例で作製した二酸化チタン・パラジウムの複合皮膜からなる試料では、紫外線照射後の吸光度が大幅に減少し、光触媒活性が大きいことが判る。
【００２４】
（比較例２）
ルチル型二酸化チタンとパラジウムからなる原料の代りに、ルチル型二酸化チタンと白金、金又は銀からなる原料を、成膜後の白金、金又は銀の含有量がそれぞれ１０質量％になるようにして用いた以外は、実施例と同様にして厚さ１．０μｍの二酸化チタン・白金、二酸化チタン・金又は二酸化チタン・銀の複合皮膜をイオンプレーティング法により形成した。得られた試料について、上記と同様にして汚染物質の分解効果の確認試験を行い、それらの結果を表２に示した。
【００２５】
【表２】
0004755756.tif 000003
【００２６】
表２から明らかのように、比較例２で作製した複合皮膜からなる試料は、紫外線照射後の吸光度は減少するものの、実施例で作製した二酸化チタン・パラジウムの複合皮膜からなる試料に比べ、減少程度が少なく、従って、それらの複合皮膜からなる試料は、本発明の二酸化チタン・パラジウムの複合皮膜からなる試料に比べて光触媒活性が劣ること判る。
【００２７】
親水性の確認試験
更に、実施例で作製した複合皮膜（パラジウム含有量１０質量％）からなる試料及び比較例２で作製した複合皮膜からなる試料について、それぞれの複合皮膜の表面に、３０〜５０μＷ／ｃｍ2 の紫外線を３時間照射させた後、精製水に浸漬してから引上げ、表面の濡れ性を観察した。比較のために、紫外線照射前のものについても同様に観察した。それらの結果を表３に示した。
【００２８】
【表３】
0004755756.tif 000004
【００２９】
表３から明らかのように、いずれの試料も紫外線照射前のものは、水で部分的に濡れる程度であった。しかし、紫外線照射後は、実施例で作製した複合皮膜からなる試料は、全体が水で覆われ、表面が親水性に変化したのに対して、比較例２で作製した複合皮膜からなる試料では、紫外線未照射の場合よりも若干は改善されたものの、部分的に水をはじき、活性化は十分ではなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の光触媒材料は、金属類、セラミック類、ガラス、プラスチック等多くの材料を基材に用いることができ、各種有機性物質等からなる汚染物質の分解性が極めて優れているために、特に、食料品、医薬、飲料等を製造、販売、貯蔵、流通する分野等の汚染物質の付着を嫌う分野で用いられる包装材、機器やその部品の材料等として有効に用いることができる。
【００３１】
又、浄水、地下水、生活排水、工業排水、下水、酪農排水等、各種水処理の光触媒材料として用いることができる。
【００３２】
更に、本発明の光触媒材料は、光照射により親水性を示すので、表面の曇りが防止された鏡やガラスの材料、結露し易い環境下で用いられる結露防止用材料等として有効である。