(57)【要約】  中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法が提供される。本方法は、（１）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを提供するために、アルカリ性二酸化チタンゾルをアルカリ性解膠剤と接触させることと、（２）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、（３）中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るか、または回収することと、を含む。二酸化チタンゾルは、約７．０〜約９．５のｐＨの範囲にわたって安定して透明である。二酸化チタンゾルは、約１０ｎｍ未満の平均粒径を有する二酸化チタンの微結晶を含み得、微結晶の少なくとも９０％は、アナターゼ型である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法であって、
（１）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを提供するために、含水二酸化チタンゲルをアルカリ性解膠剤と反応させるステップと、
（２）前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和するステップと、
（３）前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、沸騰によって中和される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、過酸化水素を前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって中和される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、酸化合物を前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって中和される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸化合物は、第１の酸化合物、第２の酸化合物、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の酸化合物は、鉱酸、有機酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記鉱酸は、リン酸であり、前記有機酸は、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、サリチル酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の酸化合物は、鉱酸、有機酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記鉱酸は、硝酸であり、前記有機酸は、酢酸である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の酸化合物は、前記酸化合物の約２５重量％〜約１００重量％を構成する、請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルカリ性解膠剤は、アルキルアミン、水酸化第４級アンモニウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルカリ性解膠剤は、前記アルカリ性解膠剤および二酸化チタンの組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約７重量％の量で、前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中に存在する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸によって中和される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約０．５〜約２０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約３０〜約４０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アルカリ性解膠剤は、前記アルカリ性解膠剤および二酸化チタンの組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約１８重量％の量で、前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中に存在する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸および酢酸の組み合わせで中和され、前記リン酸と前記酢酸との重量比は、約０．８：１〜約１．２：１の範囲であり、前記リン酸および前記酢酸は、前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルに実質的に同時に添加される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約０．５〜約２０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約３０〜約４０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルキルアミンは、ジエチルアミンである、請求項１１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記水酸化第４級アンモニウムは、水酸化テトラメチルアンモニウムである、請求項１１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有し、少なくとも９０％がアナターゼ型である、二酸化チタン微結晶を含む、請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、金属でドーピングされ、前記金属は、Ａｇ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｅ、Ｃｕ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、脱塩水で洗浄され、よって、結果として生じる洗浄した中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中の、カルシウムイオンの濃度は、約７１ｐｐｍ未満であり、ナトリウムイオンの濃度は、約１３ｐｐｍ未満であり、濾過水の導電率は、５００のμＳ以下である、請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記洗浄した中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルの粘度は、室温で、少なくとも４週間後に、約１００センチポアズ未満である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法であって、
（１）二酸化チタン粒子を形成するために、その中にチタン含有化合物を有する溶液から含水二酸化チタンを沈殿させることと、
（２）前記二酸化チタン粒子の分散体を液体媒体中に形成することと、
（３）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを得るために、前記分散体をアルカリ性解膠剤で処理することと、
（４）前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、
（５）結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得ることと、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記チタン含有化合物は、チタンアルコキシド、オキシ塩化チタン、硫酸チタン、オキシ硝酸チタン、チタニルアセチルアセトネート、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記チタン含有化合物は、硫酸チタンであり、さらに、前記硫酸チタンの溶液を、前記含水二酸化チタンを沈殿させることで使用する前に前記溶液を脱イオン化するために、前記硫酸チタンの前記溶液をイオン交換樹脂で処理するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記チタン含有化合物は、前記含水二酸化チタンを沈殿させる前に、塩基性キレート化剤で処理され、前記塩基性キレート化剤は、ジアルカノールアミン、トリアルカノールアミン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項２６から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記アルカリ性解膠剤は、モノ、ジ、またはトリアルキルアミンである、請求項２６から２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記モノ、ジ、またはトリアルキルアミンは、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピル−エチルアミン、イソブチルアミン、イソアミルアミン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記アルカリ性解膠剤は、水酸化第４級アンモニウムである、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記水酸化第４級アンモニウムは、水酸化テトラアルキルアンモニウムである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、沸騰によって中和される、請求項２６から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、過酸化水素を前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって中和される、請求項２６から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、酸化合物を前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって中和される、請求項２６から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記酸化合物は、第１の酸化合物、第２の酸化合物、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の酸化合物は、鉱酸、有機酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記鉱酸は、リン酸であり、前記有機酸は、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、サリチル酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２の酸化合物は、鉱酸、有機酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３７から３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記鉱酸は、硝酸であり、前記有機酸は、酢酸である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約１０ｎｍ未満の平均粒径を有し、少なくとも９０％がアナターゼ型である、二酸化チタン微結晶を含む、請求項２６から４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
解膠され、中和されるアルカリ性二酸化チタンゾルから形成される、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４４】
前記アルカリ性二酸化チタンゾルは、アルキルアミン、水酸化第４級アンモニウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択されるアルカリ性解膠剤で解膠され、それによって、前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを形成する酸化合物によって中和される、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを形成する、請求項４３に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４５】
前記アルカリ性解膠剤は、前記アルカリ性解膠剤および二酸化チタンの組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約１５重量％の量で、前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中に存在し、前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸で中和される、請求項４４に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４６】
約０．５〜約２０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項４５に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４７】
約３０〜約４０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項４５に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４８】
前記アルカリ性解膠剤は、前記アルカリ性解膠剤および二酸化チタンの組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約１８重量％の量で、前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中に存在し、前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸および酢酸の組み合わせで中和され、前記リン酸と前記酢酸との重量比は、約０．８：１〜約１．２：１の範囲であり、前記リン酸および前記酢酸は、前記解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルに実質的に同時に添加される、請求項４４に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項４９】
約０．５〜約２０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項４８に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項５０】
約３０〜約４０重量％の範囲で二酸化チタンを含む、請求項４８に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項５１】
請求項４３から５０のいずれか１項に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを脱塩水で洗浄することによって形成され、よって、前記洗浄した中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル中の、カルシウムイオンの濃度は、約７１ｐｐｍ未満であり、ナトリウムイオンの濃度は、約１３ｐｐｍ未満である、洗浄した中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項５２】
室温で、少なくとも４週間後に、約１００センチポアズ未満である粘度を有する、請求項５１に記載の洗浄された中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項５３】
金属でドーピングされ、前記金属は、Ａｇ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｅ、Ｃｕ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項４３から５２のいずれか１項に記載の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾル。
【請求項５４】
二酸化チタン含有層を有する構造であって、
基材と、
前記基材の表面の実質的にアナターゼ型の二酸化チタン含有層であって、４００〜７００ｎｍの可視光波長での前記二酸化チタン含有層の透明度は、約６５％〜約９５％であり、前記二酸化チタン含有層は、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルから形成され、前記二酸化チタン含有層の厚さは、約０．１〜１．５μｍである二酸化チタン含有層と、
を備える、構造。
【請求項５５】
前記中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、請求項１から４２のいずれか１項に記載の方法に従って生成される、請求項５４に記載の構造。
【請求項５６】
前記二酸化チタン含有層に近接する空気からのＮＯｘの初期除去量は、少なくとも約８０％である、請求項５５に記載の構造。
【請求項５７】
前記二酸化チタン層に近接する空気からの前記ＮＯｘの除去は、約４５０日後に、少なくとも約７５％である、請求項５６に記載の構造。
【請求項５８】
品物の脱ＮＯｘ特性を向上させる方法であって、
前記品物は、請求項１から４２のいずれか１項に記載の方法に従って生成される中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルで少なくとも部分的に被覆される、
方法。
【請求項５９】
請求項１から４２のいずれか１項の方法に従って生成される中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを含む抗菌性組成物であって、
前記抗菌性組成物は、細菌と接触して配置されたときに、前記細菌の少なくとも８０％を殺滅する、
抗菌性組成物。
【請求項６０】
前記抗菌性組成物は、前記細菌と接触して配置されたときに、前記細菌の少なくとも９０％を殺滅する、請求項５９に記載の抗菌性組成物。
【請求項６１】
前記抗菌性組成物の光触媒抗菌活性は、前記細菌と接触して配置されたときに、少なくとも約２であり、前記光触媒抗菌活性は、次式に従って決定され、
ｌｏｇ（ＢＬ／ＣＬ）−ｌｏｇ（ＢＤ／ＣＤ）、
式中、ＢＬは、Ｘ時間露光後の、前記抗菌性組成物で被覆しない対照表面の平均細菌数であり、
ＣＬは、Ｘ時間露光後の、前記抗菌性組成物で被覆した試験表面の平均細菌数であり、
ＢＤは、Ｘ時間遮光後の、前記抗菌性組成物で被覆しない対照表面の平均細菌数であり、
ＣＤは、Ｘ時間遮光後の、前記抗菌性組成物で被覆した試験表面の平均細菌数であり、
Ｘは、約１４〜約２４時間の範囲である、請求項５９に記載の抗菌性組成物。
【請求項６２】
前記抗菌性組成物の前記光触媒抗菌活性は、前記細菌と接触して配置されたときに、少なくとも約３である、請求項６１に記載の抗菌性組成物。
【請求項６３】
デバイスと、
前記デバイスの表面の少なくとも一部分上のコーティングであって、請求項５９から６２のいずれか１項に記載の抗菌性組成物を含むコーティングと、
を含む、品物。
【請求項６４】
前記デバイスは、医療デバイスである、請求項６３に記載の品物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の過程、手順、方法、製品、結果、および／または概念（以下、集合的に、「ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念」として参照される）は、一般的に、表面に光触媒被覆を付与する組成物に関する。より具体的には、ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念は、二酸化チタンナノ粒子のゾルに関し、該ゾルは、汚染除去するおよび／または自己洗浄する透明な光触媒被覆を基材の上に提供するのに有用であり、また、特定の実施形態において、抗菌特性も有し得る。
【背景技術】
【０００２】
半導性二酸化チタン材料の光触媒特性は、紫外線（ＵＶ）放射および近ＵＶ放射の影響下で、価電子帯から伝導帯への電子の昇位に起因する。作成される反応性電子−正孔対は、二酸化チタン粒子の表面に移動し、該表面において、正孔は、吸着した水を酸化させて反応性ヒドロキシルラジカルを生成し、また電子は、吸着した酸素を還元してスーパーオキサイドラジカルを生成するが、どちらも、空気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を分解することができる。これらの特性を考慮して、空気から汚染物質を除去するために、光触媒二酸化チタンが、被覆（包含および非包含の双方）等に用いられてきた。そのような被覆はまた、汚れ（油脂、白カビ、糸状菌、藻、細菌等）も表面で酸化されるので、自己洗浄するという利点も有し得る。
【０００３】
多くの用途において、基材（例えば、セラミックタイル、舗装ブロック、レンガ、石、大理石サイディング、医学的手技中に使用される外科用器具、太陽電池、天然繊維または合成繊維の織布または不織布等）の元々の外観、またはその元々の透明度（例えば、窓ガラス、自動車用フロントガラス、観察に使用される外科用器具等）を維持するために、二酸化チタン被覆は、透明であることが望ましい。二酸化チタンコロイドゾルは、そのような透明で反応性被覆を形成するための有用な前駆体材料であることが証明されている。
【０００４】
安定したアルカリ性二酸化チタンゾルは、１１．３０を超えるｐＨで達成することができる。ゾルは、建物、コンクリート表面、および道路に塗布することができる被覆を形成するために使用することができる。しかしながら、ゾルは、しばしば、強烈で刺激のある「アンモニウム型」の刺激臭を有し、ある状態下で可燃性であり得る。したがって、個人用の保護具を装着する費用および難しさを負担することなく、また、処理される基材に隣接する領域（土壌等）からゾルの残留量を除去する抽出技術を用いる費用を伴わずに、そのようなゾルを使用することは困難である。加えて、基材は、ゾル中に存在する高いｐＨの解膠剤と不都合に反応し得る。
【０００５】
ゾルが事実上無臭で、非可燃性になり、それによって、上で述べた欠点の多くを克服し、また、そのようなゾルを環境に優しい、光活性水に基づく表面被覆として塗布することを可能にするように、アルカリ性二酸化チタンゾルを中和することが望ましい。しかしながら、アルカリ性二酸化チタンゾルのｐＨが低下するにつれて、コロイド系は、一般的に、凝集し、不安定になり、崩壊することさえあり得る。そのような凝集は不可逆性である。すなわち、溶液が高いｐＨに戻すように再調整された場合であっても、コロイドの安定性は戻らない。したがって、反応性で中性の透明な光触媒二酸化チタンを含む、安定した中性のゾルを提供することが当分野で望まれ、長い間追求されている。また、そのような反応性で中性の透明な光触媒活性二酸化チタンゾルが、長期間にわたって安定していること、さらに、ある期間にわたって、現在の市販品を超える活性速度の光活性を維持することも望ましい。中性（またはほぼ中性）のｐＨで起こる任意の静電的安定化のない状態のため、約４〜約１０のｐＨ値の間でＴｉＯ２が凝集するという自然な傾向のため、安定した透明で中性のＴｉＯ２ゾルの作成が困難であること（および産業界で長い間追求されていること）は、当業者に周知である。さらに、ＴｉＯ２の極めて小さい粒径のため、ＴｉＯ２ゾル中で立体安定剤として作用することができる、適切または有効な分子を識別することは困難である。効果的な立体安定剤は、一般的に、より大きい分子であるので、当業者は、使用する適切な立体安定剤を識別することが困難であることを見出した。また、そのような反応性で中性の透明な光触媒活性二酸化チタンゾルが、抗菌活性／抗微生物活性を呈することも望ましい。さらに、ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念が、商業規模で容易に実現される、そのような反応性で中性の安定した透明なゾルを調製するための新規な方法を提供することも望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の目的および他の目的に従って、安全に使用することができ、環境に優しい様式とすることができる、反応性で中性の安定した透明な二酸化チタンゾルが、本明細書に記載される様式でアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することによって形成され得ることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の一態様では、反応性で中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法が提供され、該方法は、（１）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを提供するために、含水二酸化チタンゲルをアルカリ性解膠剤と反応させることと、（２）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、（３）結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るまたは回収することと、を含む。
【０００８】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の別の態様では、反応性で中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法が提供され、該方法は、（１）二酸化チタン粒子を形成するために、その中にチタン含有化合物を有する溶液から含水二酸化チタンを沈殿させることと、（２）二酸化チタン粒子の分散体を液体媒体中に形成することと、（３）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを得るために、分散体をアルカリ性解膠剤で処理することと、（４）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、（５）結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るまたは回収することと、を含む。
【０００９】
解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを沸騰させるか、過酸化水素を解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合するか、または酸化合物を解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって中和することができる。酸化合物は、例えば、それらに限定されないが、第１の酸化合物および第２の酸化合物を含み得、第１の酸化合物および第２の酸化合物は、鉱酸、有機酸、またはそれらの組み合わせから成る群から選択することができる。
【００１０】
結果として生じる二酸化チタンのゾルは、約８．５〜約９．５のｐＨの範囲にわたって反応性で安定して透明である。安定したコロイド二酸化チタンゾルは、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有する二酸化チタンの粒子の形態であり得、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、または約１ｎｍ〜約１０ｎｍの微結晶を有し、微結晶の大部分は、アナターゼ型である。１つの代替の実施形態において、微結晶は、約１ｎｍ〜約５ｎｍの平均粒径を有し得る。別の実施形態によれば、微結晶の少なくとも９０％は、アナターゼ型である。
【００１１】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の二酸化チタンは、一実施形態において、９５重量％を超えてアナターゼ型である。他の実施形態において、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の二酸化チタン粒子は、約１０ｎｍ未満、または代替として５ｎｍ未満の平均粒径を有する。
【００１２】
さらなる実施形態において、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念は、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有する二酸化チタン粒子を含み、ゾルは、透明であり、室温で貯蔵したときに少なくとも１カ月間安定している。他の実施形態において、ゾルは、室温で貯蔵したときに、少なくとも２カ月間、少なくとも３カ月間、または少なくとも４カ月間安定している。さらに別の実施形態において、ゾルは、室温で貯蔵したときに、少なくとも５カ月間、または少なくとも６カ月間安定している。さらなる実施形態において、ゾルは、室温で貯蔵したときに、少なくとも１年間、または少なくとも２年間安定している。さらなる実施形態において、ゾルは、室温で、少なくとも４週間後に、約１００センチポアズ未満の粘度を有する。
【００１３】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念の別の態様は、解膠され、中和されるアルカリ性二酸化チタンゾルから形成される、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを提供する。
【００１４】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念の別の態様は、ＵＶ曝露下でのＮＯｘ除去のための基材上で使用するための、反応性で中和された二酸化チタンゾルを含有する、構造または組成物を提供する。ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルは、類似するサイズおよび透明度プロファイルを有する市販のゾルと比較して、より長い安定性を有する。
【００１５】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念の別の態様は、細菌と接触して配置されたときに、細菌の少なくとも８０％を殺滅する、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを含む抗菌性組成物を提供する。
【００１６】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のこれらの、および他の態様は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することによって、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＵＶ放射下での、異なる割合（パーセント）の酢酸とリン酸との組み合わせで処理した、ＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００１８】
【図２】ＵＶ放射下での、異なる割合（パーセント）の酢酸とリン酸との組み合わせで処理した、ＴＭＡＯＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）を含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００１９】
【図３】種々の光源下での、異なる割合（パーセント）の酢酸とリン酸との組み合わせで処理した、ＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００２０】
【図４】種々の光源下での、酢酸とリン酸との組み合わせの濃度に応じて、ＴＭＡＯＨを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００２１】
【図５】時間に応じて、ＵＶ放射下での、コンクリート上での、種々の酸で処理した、ＤＥＡ（ジエチルアミン）を含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００２２】
【図６】時間に応じて、ＵＶ放射下での、ガラス基材上での、種々の酸で処理した、ＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００２３】
【図７】時間に応じて、ＵＶ放射下での、異なる初期ＮＯ曝露における、コンクリート上での、酢酸およびリン酸で中和した後の、ＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルのＮＯｘ低減を比較したグラフである。
【００２４】
【図８】Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域における、時間に応じて、基線におけるＮＯの量を、ＤＥＡを含有する中和したアルカリ性二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁で測定したＮＯの量と比較したグラフである。
【００２５】
【図９】Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域における、時間に応じて、基線におけるＮＯ２の量を、ＤＥＡを含有する中和したアルカリ性二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁で測定したＮＯ２の量と比較したグラフである。
【００２６】
【図１０】様々な量のＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルの粘度を経時的に比較したグラフである。
【００２７】
【図１１】リン酸またはリン酸／酢酸混合物のいずれかで処理した、様々な量のＤＥＡを含有するアルカリ性二酸化チタンゾルの粘度を経時的に比較したグラフである。
【００２８】
【図１２】様々な量のＤＥＡを含有する、および脱塩水または水道水で洗浄した、アルカリ性二酸化チタンゾルの粘度を比較したグラフである。
【００２９】
【図１３】Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域における、時間に応じて、基線におけるＮＯの量を、ＤＥＡを含有する中和したアルカリ性二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁で測定したＮＯの量、および木で覆ったコンクリート壁で測定したＮＯの量と比較したグラフである。
【００３０】
【図１４】Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域における、時間に応じて、基線におけるＮＯ２の量を、ＤＥＡを含有する中和したアルカリ性二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁で測定したＮＯ２の量、および木で覆ったコンクリート壁で測定したＮＯ２の量と比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書で開示される本発明の概念の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念、過程、方法論、および／または結果は、その出願において、以下の説明に記載される、または図面で示される、構造の詳細および構成要素、またはステップ、または方法論の配列に限定されないことを理解されたい。本明細書で開示される、ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念、過程、方法論、および／または結果は、他の実施形態が可能であり、または種々の方法で実践もしくは実行することができる。また、本明細書で用いられる語法および用語は、説明を目的とするものであり、いかなる形であれ、ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念、過程、方法論、および／または結果を限定するものとみなすべきではないことを理解されたい。本明細書の任意の参照特許または別に言及されるものに関して、そのような参照は、あたかも本明細書に明示的に記載されているかのように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとみなされるべきである。
【００３２】
本明細書で使用される全ての用語は、別に定める場合を除き、それらの通常の意味を有することが意図される。「ゾル」という用語は、粒子のコロイド懸濁液を指す。「ＮＯｘ」という用語は、集合的または個々に、化学種ＮＯ（一酸化窒素）およびＮＯ２（二酸化窒素）を指す。
【００３３】
空気からの汚染物質の「除去」に言及する場合は、空気からの汚染物質の完全なまたは部分的な除去を含むことが理解されるであろう。除去が「相当」であるかどうかは、実施例で提供される方法によって決定することができ、ここで、「相当な除去」は、固定量の所与の汚染物質の総濃度において、少なくとも約５％、好ましくは少なくとも約１０％、より好ましくは少なくとも約１５％の低減を指す。本開示（実施例を含む）を考慮すると、当業者は、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルが、非常に優れたＮＯｘ除去および／または分解を提供すること、およびある特定の研究において、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルが、Ｌｏｎｄｏｎにおける特定の屋外環境条件下で、６０％のＮＯ除去および２０％のＮＯ２除去を提供することを認識するであろう。
【００３４】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念による、コロイド光触媒二酸化チタンの中性の安定した透明なゾルを調製するための方法は、一般的に、（１）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを提供するために、含水二酸化チタンゲルをアルカリ性解膠剤と反応させることと、（２）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、（３）結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るまたは回収することと、を含み、大部分をアナターゼ型とすることができ、また、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有することができる。一実施形態において、二酸化チタンの平均粒径は、約２０ｎｍと等しい又は未満である。当業者は、結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルが、実際はアモルファスであることを認識するであろう。
【００３５】
一実施形態において、アルカリ性解膠剤は、モノ、ジ、またはトリアルキルアミン、モノ、ジ、またはトリアリールアミン、ジアルカノールアミンおよびトリアルカノールアミン等の２つ又は３つ以上の官能基を有する有機塩基、等である。モノ、ジ、またはトリアルキルアミン解膠剤は、直鎖、分岐、または環状アルキル基を含み得る。好適なアミンとしては、モノ、ジ、またはトリメチルアミン、モノ、ジ、またはトリエチルアミン、モノ、ジ、またはトリプロピルアミン、モノ、ジ、またはトリブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、イソブチルアミン、イソプロピルアミン、イソアミルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、２−メチルブチルアミン、１−メチルブチルアミン、およびそれらの組み合わせ等が挙げられるが、それらに限定されない。一実施形態において、アルカリ性解膠剤は、ジエチルアミンである。
【００３６】
環状アルキル基を有するアミンとしては、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、およびシクロオクチルアミン、ならびにそれらのジおよびトリアルキル誘導体が挙げられるが、それらに限定されない。当然、ジイソプロピルエチルアミン、エチルブチルアミン、メチルエチルアミン等の、異なるアルキル基を有するアミンも使用され得る。また、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン等、ならびにそれらのＮ−アルキル誘導体の、環状アミンも企図される。好ましくは、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の嵩高いモノ、ジ、またはトリアルキルアミンが、塩基性解膠剤として使用される。
【００３７】
別の実施形態において、アルカリ性解膠剤は、水酸化第４級アンモニウムとすることができる。水酸化第４級アンモニウムは、一実施形態において、アルキルがＣ１−Ｃ１０原子の１つ、またはＣ１−Ｃ１０原子の組み合わせを含有する、水酸化テトラアルキルアンモニウムから成る群から選択され得る。水酸化第４級アンモニウムは、水酸化テトラメチルアンモニウムとすることができる。
【００３８】
解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和するステップは、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを沸騰させるか、過酸化水素を解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合するか、または酸化合物を解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルと混合することによって実行することができる。解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを沸騰させることは、アルカリ性解膠剤を除去する温度で行うことができる。一実施形態において、温度は、約４０℃〜約１２０℃の範囲である。別の実施形態において、温度は、約６０℃〜約１１０℃の範囲である。
【００３９】
過酸化水素は、安定したペルオキソ錯体を形成するために、二酸化チタンと反応させてもよい。一般的に、中和を生じさせるためには、大量の過酸化水素が必要である。一実施形態では、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルの重量に基づいて、約５０％〜約２００％の過酸化水素が使用される。別の実施形態では、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルの重量に基づいて、約１００％〜約１５０％の過酸化水素が使用される。当業者は、本開示を考慮すれば、中和が生じる限り、任意の特定の割合（パーセント）の過酸化水素が使用され得ることを理解するであろう。
【００４０】
酸化合物は、一実施形態において、第１の酸化合物、第２の酸化合物、およびそれらの組み合わせから成る群から選択することができる。第１の酸化合物は、一実施形態において、鉱酸、有機酸、およびそれらの組み合わせから選択することができる。一実施形態において、鉱酸は、リン酸である。有機酸は、一実施形態において、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸、またはそれらの組み合わせとすることができる。有機酸は、例えば、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、サリチル酸、およびそれらの組み合わせから成る群から選択することができる。
【００４１】
第２の酸化合物は、鉱酸、有機酸、またはそれらの組み合わせとすることができる。一実施形態において、鉱酸は、硝酸である。有機酸を使用するときには、酢酸とすることができる。第１の酸化合物の割合は、約２５〜約１００重量部の範囲とすることができ、また、第２の酸化合物の割合は、約０〜約７５重量部とすることができ、当業者は、そのような重量部を必要に応じて適合させること、およびそのようにできることを認識するであろう。
【００４２】
特定の実施形態において、酸化合物は、室温で、撹拌しながら、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルに滴下して添加される。撹拌は、機能的な要件が満たされる限り、連続的または断続的に行われ得る。結果として生じる中和したゾルの最終ｐＨ値は、ある実施形態において、約８〜約９の範囲内になるように制御される。
【００４３】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の別の態様では、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを調製するための方法が提供され、該方法は、（１）二酸化チタン粒子を形成するために、その中にチタン含有化合物を有する溶液から含水二酸化チタンを沈殿させることと、（２）二酸化チタン粒子の分散体を液体媒体中に形成することと、（３）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを得るために、分散体をアルカリ性解膠剤で処理することと、（４）解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを中和することと、（５）結果として生じる中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを得るまたは回収することと、を含む。
【００４４】
チタン含有化合物は、二酸化チタンの沈殿物を形成することができる任意の化合物であり得る。一実施形態において、チタン含有化合物は、有機チタン化合物である。好適な有機チタン化合物としては、ここで、各Ｒが独立してアルキル、アリール、またはヘテロアリールである一般構造Ｔｉ（ＯＲ）４のチタンアルコキシド、チタニルアセチルアセトネート等のチタンアシル化合物が挙げられるが、それらに限定されない。好ましいチタンアルコキシドとしては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ−ｎ−プロポキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラメトキシド、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド、およびチタンｔｅｒｔ−ブトキシド等が挙げられる。Ｔｉ（ＯＲ）４中のＲ基が異なり得る、混合チタンアルコキシドも、チタン含有化合物として企図される。他の好適な有機物チタン化合物としては、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン等の、チタン（ＩＶ）アミン化合物等が挙げられる。
【００４５】
Ｘがクロロ、ブロモ、ヨード、もしくはフルオロ、またはそれらの混合物である、式ＴｉＸ４で表されるハロゲン化チタンも、チタン含有化合物として使用され得る。ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念はまた、クロロチタントリイソプロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）３Ｃｌ）等の有機チタンハライド等の、チタン含有化合物としての使用も企図する。有機チタンジハライドおよびトリハライドも企図される。理論に束縛されるものではないが、ハロゲン化チタンがチタン含有化合物として使用されるときに、ハライドは、一般的に、最初に、制御された様式で、オキシハロゲン化チタン（すなわちオキシ塩化チタン等）等のより反応性の低い化学種に加水分解されると考えられる。結果として生じる中間チタン化学種は、次いで、溶液のｐＨを調整することによって、さらにＴｉＯ２に加水分解され得る。
【００４６】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の別の態様において、チタン含有化合物は、水溶性チタン塩であり得る。好適なチタン塩類としては、オキシ塩化チタン、硫酸チタン、オキシ硝酸チタン等が挙げられるが、それらに限定されない。水溶性塩からのＴｉＯ２の沈殿は、溶液のｐＨを、水溶性チタン塩が加水分解し、溶液から沈殿するＴｉＯ２を形成するｐＨに調整することによって影響を受け得る。一般的に、これは、例えば、ＮａＯＨ等の塩基化合物の添加で溶液のｐＨを上昇させることによって達成されるが、それに限定されない。
【００４７】
チタン含有化合物の溶液は、水溶液であり得るか、またはチタン含有化合物の加水分解を達成するために水に添加される好適な有機溶媒を含み得る。水および有機溶媒の混合物はまた、チタン含有化合物の加水分解速度およびＴｉＯ２の沈殿速度を制御する役割も果たし得る。有機溶媒が使用される場合、溶媒は、一般的に、水との混和性を有するか、またはチタン含有化合物をＴｉＯ２に加水分解するために十分な水を利用できるように、水に対する十分な可溶性を有する。好適な有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、ジメチルホルムアミドおよびジメチルアセトアミド等のアミド、およびジメチルスルホキシド等のスルホキシドが挙げられる。本質的に、チタン含有化合物の溶液の濃度に関するいかなる制約もないが、好ましくは、沈殿の速度論が最適化されるように濃縮される。
【００４８】
沈殿は、加水分解、ｐＨ調整、または溶媒シフト等が挙げられるが、それらに限定されない、任意の好適な方法の影響を受け得る。用いられる沈殿方法は、主にチタン含有化合物の選択によって決定される。例えば、加水分解は、チタン含有化合物がチタンアルコキシドまたはチタンアセチルアセトネートである、好ましい沈殿方法である。水溶性であるオキシ塩化チタンまたは硫酸チタンの場合、沈殿は、ｐＨ調整（例えば、ｐＨを上昇させること）によって、またはアセトンもしくはより高級なアルコール等の、化合物が本質的に不溶性である溶媒を添加すること（「溶媒シフト」）によって、最も良く行われる。「本質的に不溶性である」とは、第２の溶媒と接触させたときに二酸化チタンが溶液から沈殿するのを可能にするために、溶媒中のチタン含有化合物の可溶性が十分に低いことを意味する。「より高級な」アルコールとは、例えばペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールが挙げられるが、それらに限定されない、Ｃ５のアルコール又はより大きいアルコールを意味する。
【００４９】
一実施形態において、チタン含有化合物は、アルコールと混合される。チタン含有化合物が加水分解されるにつれて、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有するアモルファスＴｉＯ２粒子として沈殿する、ＴｉＯ２を形成する。別の実施形態において、チタン含有化合物は、キレート化されたチタン化学種を形成するために、キレート化塩基と混合され、混合物は、次いで、チタン含有化合物を加水分解し、アモルファスＴｉＯ２を沈殿させるために、水に添加される。
【００５０】
ＴｉＯ２を沈殿させるために、無機塩基および有機塩基を含む、水溶性チタン塩の水溶液のｐＨを上昇させる、当業者に知られている任意の塩基が使用され得る。好適な塩基としては、水酸化アンモニウム、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等のモノ、ジ、またはトリアルキルアミン等を含むアミン塩基と、Ｎ−エチルモルホリン、ピペリジン、ピロリジン等の環状アミン塩基と、ナトリウム、リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類の水酸化物またはアルコキシドと、メトキシド、エトキシド、ブトキシド、ｔ−ブトキシド等のナトリウム、リチウム、またはカリウムアルコキシド、ナトリウム、リチウムまたはカリウムの炭酸塩および重炭酸塩等の炭酸塩基および重炭酸塩基とが挙げられるが、それらに限定されない。当業者には、塩基の型が上で説明される塩基に限定されないこと、および水溶性チタン塩の溶液のｐＨを調整するために使用され得る数多くの他の塩基があることが明らかになるであろう。
【００５１】
あるいは、ＴｉＯ２は、ＴｉＯ２がもはや溶解しないように溶媒の組成を変化させることによって、溶液から沈殿させられ得る。この実施形態において、好適な溶媒中の溶液であるチタン含有化合物は、前駆体が可溶性でない第２の「抗溶媒（ａｎｔｉ−ｓｏｌｖｅｎｔ）」に添加され得る。例えば、これは、アセトンまたはより高級なアルコール等の水混和性有機溶媒中のチタン含有化合物を、水に添加することによって達成され得る。あるいは、沈殿は、ＴｉＯ２の可溶性を下げるために、水混和性有機溶媒を水溶性チタン塩の水溶液に添加することによって達成され得る。形成されるチタン沈殿物は、ＴｉＯ２に部分的に加水分解されるか、または完全に加水分解されるかどうかに関わらず、過程の次のステップで使用され得る。
【００５２】
本発明の特定の態様において、チタン含有化合物の制御された加水分解または制御された沈殿は、チタン含有化合物の加水分解およびＴｉＯ２の沈殿の前に、チタン含有化合物をキレート化剤で処理し、水溶液中のチタンとの安定したキレート結合を形成することによって達成される。キレート化剤を使用することで、加水分解速度または水中のチタン含有化合物の沈殿速度が制御され得、それによって、形成されるＴｉＯ２粒子の粒径を制御し得る。
【００５３】
ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念では、中性または塩基のキレート化剤を使用することができる。好適な中性のキレート化剤としては、ジケトン、ジエステル、ケトエステル等の、ジカルボニル化合物が挙げられる。ジケトンキレート化剤としては、２，４−ペンタンジオン、１，４−ヘキサンジオン、１，３−ペンタンジオン、２，４−ヘキサンジオン、およびジピバロイルメタンが挙げられる。ジエステルキレート化剤としては、ジカルボン酸のモノまたはジアルキルエステルが挙げられる。好適なジエステルとしては、ジメチルおよびジエチルマロン酸エステル等の、ジアルキルマロン酸エステルが挙げられる。ケトエステルキレート化剤としては、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸ブチル等の、アセト酢酸アルキルが挙げられるが、それらに限定されない。本発明のゾルを調製するために、２つ又は３以上のジカルボニルキレート化剤の混合物も使用され得る。
【００５４】
塩基キレート化剤は、チタン原子にキレート化することができる２つ又は３以上の官能基を含む、有機塩基を含む。好適なキレート化剤としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の、ジアルカノールアミンおよびトリアルカノールアミンが挙げられる。２つ又は３以上の官能基を有する他の好適なキレート化塩基としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、２，２'−ビピリジン、１，１０−フェナントロリン、エチレンジアミン四酢酸もしくはテトラアセテート、エチレンジアミン三酢酸もしくはトリアセテート、２，２'，２''−ターピリジン、１，４，７−トリアザシクロノナン、トリス（２−アミノエチル）アミン等が挙げられる。
【００５５】
塩基キレート化剤のチタン含有化合物への添加は、沈殿前に、より安定した化学種をもたらし、加水分解度を減少させ、それによって、次のステップでのチタン粒子の解膠を促進することができる。一実施形態において、チタン含有化合物を処理するために使用される塩基は、アルカリ性解膠剤として使用されるものと同じ塩基である。チタン含有化合物に添加されるキレート化塩基の量は、塩基とチタンとのモル比が、一実施形態において、０．５：１以下になり得るような量である。別の実施形態において、塩基とチタンとのモル比は、０．３：１以下または０．２：１以下であり得る。
【００５６】
可溶性チタン塩がチタン含有化合物として使用され、有機塩基がアルカリ性解膠剤として使用されるときには、沈殿ステップの前にチタン含有化合物中に存在するイオンの濃度を減少させるために、代替として、脱イオン化ステップが使用され得る。溶液のイオンの濃度を下げることは、キレート化剤によるチタンのキレート化を促進する。陰イオン交換樹脂による処理、不溶性塩の沈殿等を含む、可溶性チタン塩溶液中のイオンのレベルを低下させる任意の方法が使用され得る。
【００５７】
一実施形態において、チタン含有化合物は、可溶性チタン塩の性質に応じて、硫酸イオン、塩化物イオン等の、チタン含有化合物の溶液中にあり得る、過剰なイオンを除去するために、陰イオン性イオン交換樹脂で処理される。可溶性チタン塩溶液がイオン交換樹脂で処理されると、溶液のｐＨは、一般的に、経時的に上昇し、ＴｉＯ２沈殿物の形成をもたらし得る。好ましくは、陰イオン交換樹脂による可溶性チタン塩の処理時間は、ＴｉＯ２沈殿物の形成を防止するために、溶液のｐＨが約３未満に維持されるように制限される。より好ましくは、脱イオン化処理は、溶液のｐＨが約２未満に維持されるように制限される。上で説明されるように、イオンのレベルが低下すると、チタン塩溶液は、イオン交換樹脂から分離され、キレート化結合を形成することができる塩基で処理される。次いで、溶液から沈殿するＴｉＯ２を形成するために、キレート化された二酸化チタン塩の溶液のｐＨを、好適な塩基で調整する。
【００５８】
沈殿したＴｉＯ２は、デカント、遠心分離、および濾過を含む、任意の好適な手段によって回収され得る。単離した固体は、加水分解反応の副産物および他の不純物を除去するために、液体媒体における分散ステップの前に、随意に水で洗浄され得る。
【００５９】
一実施形態において、アモルファス形態である沈殿したＴｉＯ２は、一般的に、再分散の前に濾過によって回収され、脱イオン水で十分に洗浄される。洗浄された湿潤濾過ケーキは、次いで、強い撹拌（例えば、深い渦、振盪等による撹拌）で、ある容積の脱イオン水中に再分散させる。脱イオン水は、一般的に、必ずではないが、分散体が形成される前に、溶液中にアルカリ性解膠剤を含む。アルカリ性解膠剤の利点は、主に、その後の熱処理ステップ中に実現されるので、沈殿物が再分散する前にアルカリ性解膠剤が水溶液中に存在することは、厳密には必要でない。むしろ、アルカリ性解膠剤は、分散体が形成された後に添加されることもあり得、または沈殿が行われる前にチタン含有化合物に添加され得、または各ステップ中もしくは両ステップ中に、またはステップの全体を通して添加され得る。使用する脱イオン水の量は、初期のチタン含有化合物（例えば、チタンイソプロポキシド）と分散体の総重量との重量比が、約１：２〜約１：１０、約１：３〜約１：６、および約１：４〜約１：５になるような量となる。
【００６０】
分散液体中のＴｉＯ２の濃度は、解膠後のゾルの初期濃度を決定する。ＴｉＯ２ゾルはさらに、所望であれば、解膠ステップが完了した後に、希釈または濃縮することができる。一般的に、水性溶媒中のＴｉＯ２の約１重量％〜約３０重量％のＴｉＯ２分散体が、解膠ステップに使用される。水性溶媒は、水を含む任意の溶媒または溶媒混合物であり得る。例えば、水と、アルコール等の水混和性溶媒との混合物が使用され得る。より一般的に、分散体の濃度は、混合物の約２重量％〜約１５重量％、または約５重量％〜約１５重量％である。一実施形態において、濃度は、約８重量％〜約１２重量％、または約５重量％〜約１０重量％である。
【００６１】
沈殿したＴｉＯ２は、その後に、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のＴｉＯ２ゾルを形成するために、撹拌によってアルカリ性解膠剤で処理される。分散したＴｉＯ２は、分散体が透明または半透明な混合物を形成するまで、撹拌によって、室温で、または高温で、または選択された温度範囲で、アルカリ性解膠剤で処理され得る。ここで開示され、特許請求の範囲に記載される本発明の概念では、多種多様なアルカリ性解膠剤が使用され得る。このステップに関してここで使用されるアルカリ性解膠剤は、上で説明されるものと同じである。
【００６２】
解膠は、一般的に、連続的または断続的な撹拌の下で、約３時間〜約３日の期間にわたって、約７０℃〜約１５０℃（すなわち、熱処理）の温度で実行される。任意の熱処理の前に溶液を中和する必要はない。したがって、一実施形態において、アルカリ性解膠剤を含む分散体は、熱処理前または熱処理中に、塩基性溶液の添加等による中和ステップを受けない。また、一実施形態では、圧力の上昇が同時に生じるため、密閉された熱水反応器の中で解膠を行うことが有用であることも分かった。例えば、それに限定されないが、Ｐａｒｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から入手可能なもの等の、爆弾型熱水反応器が、熱水反応での使用に好適あることが分かった。加熱条件を提供し、撹拌を達成するために、１つ以上の爆弾反応器がローラーオーブン等の中に配置され得る。結果として生じるアルカリ性二酸化チタンゾルは、ゾルを沸騰させることによって、過酸化水素をゾルと混合することによって、または酸化合物をゾルと混合することによって中和することができる。全てのこれらの中和方法は、上で説明されるものと同じである。
【００６３】
本発明の別の実施形態によれば、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、解膠され、中和されるアルカリ性二酸化チタンゾルから形成することができる。アルカリ性二酸化チタンゾルは、上で説明されるように、アルカリ性解膠剤で解膠させることができ、それによって、上で説明されるように、酸化合物によって中和することができる解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルを形成することができ、それによって、中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルを形成することができる。
【００６４】
中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾルは、水性溶媒中に約０．５重量％〜約４０重量％のＴｉＯ２を含有することができる。より一般的に、ゾルは、約２重量％〜約２０重量％、または約２重量％〜約１５重量％、または約５重量％〜約２０重量％、または約５重量％〜約１５重量％の二酸化チタンを含有することができる。一実施形態において、ゾルは、混合物の約８重量％〜約１２重量％、または約５重量％〜約１０重量％のＴｉＯ２を含有することができる。別の実施形態によれば、中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾルは、約２０重量％〜約４０重量％、または約２５重量％〜約４０重量％、または約３０重量％〜約４０重量％の二酸化チタンを含有することができる。
【００６５】
中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾルは、アルカリ性解膠剤およびＴｉＯ２の組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約１０％、または少なくとも１５％、または少なくとも１６％、または少なくとも１７％、または少なくとも１８％、または約１０％〜約２０％、または約１２％〜約１６％、または少なくとも１６％〜約１８％のアルカリ性解膠剤を含有することができる。
【００６６】
アルカリ性解膠剤が、中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾル中に、アルカリ性解膠剤およびＴｉＯ２の組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約７％の量で存在するときに、結果として生じる解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸を含む酸で中和することができる。さらに、中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾルは、約５〜約２０重量％、または約３０〜約４０重量％の二酸化チタンを含有することができる。
【００６７】
アルカリ性解膠剤が、中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾル中に、アルカリ性解膠剤およびＴｉＯ２の組み合わせ重量に基づいて、少なくとも約１８％の量で存在するときに、結果として生じる解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルは、リン酸および酢酸の組み合わせで中和することができ、ここで、リン酸と酢酸との重量比は、約０．８：１〜約１．２：１、または約０．９：１〜約１．１：１、または約１：１の範囲とすることができる。リン酸および酢酸は、解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルに、実質的に同時に添加することができる。さらに、中性の安定した透明または半透明なＴｉＯ２ゾルは、約５〜約２０重量％、または約３０〜約４０重量％の二酸化チタンを含有することができる。
【００６８】
解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルまたは中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルはまた、結果として生じる洗浄された材料中で、カルシウムイオンおよびナトリウムイオンの濃度が、それぞれ、約７１ｐｐｍ未満および約１３ｐｐｍ未満であるように、脱塩水で洗浄することもできる。結果として生じる濾過水の導電率は、５００μＳ以下であり得る。結果として生じる洗浄された解膠させたアルカリ性二酸化チタンゾルの粘度、または洗浄された中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルの粘度は、室温で、少なくとも４週間後に、約１００センチポアズ未満とすることができる。
【００６９】
中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルは、約７〜約９．５のｐＨの範囲にわたって反応性で安定して透明である。中和後の中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルの平均粒径は、一般的に、約５０ｎｍ未満であるが、当業者は、過程のある量が、本明細書で概説されるここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念に影響を及ぼすことなく、約５０ｎｍ超の粒径を有し得ることを認識するであろう。より一般的に、二酸化チタン粒子の平均粒径は、約３０ｎｍ、２０ｎｍ、または１０ｎｍ未満となる。一実施形態において、二酸化チタンゾルの微結晶サイズは、約５ｎｍ未満となる。本明細書での二酸化チタンの粒径への参照は、二酸化チタン粒子の平均粒径を意味するものと理解されるであろう。当業者に明らかになるように、粒径が「約」という用語によって修飾され（該用語がその中のどこかで使用される）場合は、粒径（または例えば、温度、圧力、ｐＨ、もしくは時間）を測定するための異なる方法論間での、測定値に固有の実験誤差および変動性を補償するために、示される値よりも若干大きいまたは若干小さい粒径を包含することを理解されるであろう。直径は、標準的な粒径分析技術、例えば、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ、ＸＲＤ）または光散乱法（例えば、これに限定されないが、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．，Ｕ．Ｋ．による動的光散乱法）によって測定され得る。
【００７０】
あるいは、粒子は、表面積によって特徴付けることができる。一般的に、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルで使用される二酸化チタンは、乾燥試料に関する５ポイントＢＥＴを含む任意の好適な方法によって測定したときに、約２０ｍ２／ｇを超える表面積を有する。より一般的に、光触媒二酸化チタン粒子は、約５０ｍ２／ｇを超える、または約７０ｍ２／ｇを超える表面積を有する。一実施形態において、二酸化チタン粒子は、約１００ｍ２／ｇを超える表面積を有する。別の実施形態において、表面積は、約１５０ｍ２／ｇを超える。さらに別の実施形態において、二酸化チタン粒子は、約２００ｍ２／ｇを超える、約２５０ｍ２／ｇを超える、または約３００ｍ２／ｇを超える表面積を有する。
【００７１】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルは、追加的な成分を随意に含むことができるが、そのような成分の添加は、ゾルの透明度または安定性のいずれかに、測定可能な負の影響を及ぼさないことを条件とする。例えば、ゾルは、それらに限定されないが、少量の殺菌剤、有機溶媒（例えば、アルコール）、膜形成補助剤、封鎖剤、ｐＨ調整剤を含むことができると企図される。一実施形態において、ゾルは、Ｉ〜ＶＡ族および周期表のランタニド系列またはアクチニド系列から選択される金属イオンを実質的に含まず、それによって、チタン出発材料または他の試薬中に不純物として存在する任意の微量を超えて、いかなる追加的な量のそのような金属イオンも、ゾルまたは中間調製物に添加されないことを意味する。
【００７２】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルは、透明であるが、好都合なことに、ゾルが、基材に塗布されたときにも透明である膜を形成することも分かった。したがって、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念には、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルを基材に塗布することによって、透明で、光触媒汚染除去し、自己洗浄する膜または被覆を基材上に形成する方法が含まれる。一般的に、膜は、基材上で、基材が配置される特定の用途または環境で使用するために、基材への好適な付着性を有する透明な被覆に乾燥させることができる。ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルを塗布することができる基材の性質に関して、本質的にいかなる制限もない。例えば、それらに限定されないが、セメント、金属、ガラス、ポリマ、木材、セラミック、紙、織物、および皮革の基材が、それぞれ好適であるように企図される。
【００７３】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の安定した透明なゾルは、光触媒活性が所望される任意の用途で、特定の有用性が見出される。ゾルの透明な性質のため、ゾルは、それ自体が透明である表面または構造（すなわち、ガラス）を被覆するのに、または、下側にある基材の外観を変化させない被覆を提供するのに理想的に好適である。注目すべき用途としては、これらに限定されないが、道路表面、舗装材およびセラミックタイル、建物外面、窓ガラス、自動車用フロントガラス等の上での空気の汚染除去のための光触媒被覆が挙げられる。ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルはまた、それらの自己洗浄特性のため、例えば、布地、家具、芸術品にも有用性が見出される。そのような活性はまた、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルで処理された基材に、「汚れが少ない」、または「汚れがない」、または「汚れをはじく」特性も付与する。加えて、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルはまた、ゾルが塗布される基材にＵＶ保護も提供する。特定の実施形態において、例えば、それらに限定されないが、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルは、衣類または着用することができる他の品物に被覆すること、または人間等の哺乳類の周りに配置することができる。ゾルをその上に被覆させた衣類は、放射されたＸ線が、衣類を通して到達し、身体組織と相互作用することを効果的に遮断する。このようにして、保護用の衣料品またはドレープは、Ｘ線技術者または研究室の作業者が着用することができ、その後に、Ｘ線または他のＵＶ放射からのあるレベルの保護を提供することができる。
【００７４】
さらに、二酸化チタン含有層を有する構造は、基材と、基材の表面の実質的にアナターゼ型の二酸化チタン含有層とを含むことができ、４００〜７００ｎｍの可視光波長での二酸化チタン含有層の透明度は、約６５％〜約９５％になり得、また、二酸化チタン含有層は、上で説明される中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルから形成することができる。二酸化チタン含有層の厚さは、約０．１〜１．５μｍとすることができる。構造はまた、約４５０日後に、少なくとも約８０％の、または少なくとも約７５％の、二酸化チタン含有層に近接する空気からの初期ＮＯｘ除去量を呈することができる。
【００７５】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の安定した透明な二酸化チタンゾルは、酸化還元機能も有する光触媒効果を有し、それによって、有害な成分を分解することができ、また、日光および／または紫外線光源等の光が照射されたときに、被覆された基材に抗菌特性も提供する。したがって、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の安定した透明な二酸化物ゾルを含有している被覆、またはそのようなゾルで被覆された基材は、抗菌特性を有する。さらに、そのようなゾルは、脱臭効果を付与し、また、ゾルまたはそのようなゾルで被覆された基材に隣接する領域の中の不快な臭気を低減させることができる。
【００７６】
別の実施形態によれば、抗菌性組成物は、本明細書で説明される中性の安定した透明な光触媒二酸化チタンゾルのいずれかを含むことができ、抗菌性組成物は、細菌と接触して配置されたときに、細菌の少なくとも８０％または少なくとも９０％を殺滅することができる。抗菌性組成物は、それに限定されないが、医療デバイス等の、デバイス上の部分的なまたは完全な被覆として使用することができる。さらに、抗菌性組成物の光触媒抗菌活性は、細菌と接触して配置されたときに、少なくとも約２または少なくとも約３であり、光触媒抗菌活性は、次式に従って決定され、  ｌｏｇ（ＢＬ／ＣＬ）−ｌｏｇ（ＢＤ／ＣＤ）  式中、ＢＬは、Ｘ時間露光後の、抗菌性組成物で被覆しない対照表面の平均細菌数であり、  ＣＬは、Ｘ時間露光後の、抗菌性組成物で被覆した試験表面の平均細菌数であり、  ＢＤは、Ｘ時間遮光後の、抗菌性組成物で被覆しない対照表面の平均細菌数であり、  ＣＤは、Ｘ時間遮光後の、抗菌性組成物で被覆した試験表面の平均細菌数であり、  Ｘは、約１４〜約２４時間の範囲である。
【００７７】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の、ゾルに基づく光触媒被覆はまた、表面に付着した細菌を殺滅するために、金属でドーピングすることもできる。金属は、例えば、それらに限定されないが、Ａｇ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｅ、Ｃｕ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される。金属による光触媒被覆のドーピングは、金属の可溶性塩をチタンゾルに添加することによって実行することができる。金属塩は、例えば、それらに限定されないが、硝酸塩、硫酸塩、または塩化物とすることができる。添加される金属塩の量は、一般的に、モル量で、チタン化合物の約０．０１％〜約１％であるが、当業者は、ゾルまたは光触媒被覆が与えられる用途に基づいて、より多い量が使用され得ることを認識するであろう。光触媒被覆を形成するためにドーピングした金属を使用することができる、結果として生じる溶液は、上で説明した。一実施形態において、例えば、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の光触媒被覆は、（金属ドーピングの有無に関わらず）メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）のコロニー形成を阻害し、および／またはＭＲＳＡに対して耐性を示す。
【００７８】
代替として、光触媒被覆を形成した後に、金属の可溶性塩をその上に塗布することができ、結果として生じる被覆は、その後に、光還元によって金属を堆積させるために、照射または光放射を受けることができる。金属をドーピングした光触媒被覆は、表面に付着した細菌を殺滅することができる。さらに、そのような金属をドーピングした光触媒被覆はさらに、例えば、それらに限定されないが、菌（ｍｏｌｄ）、藻（ａｌｇａｅ）、およびコケ（ｍｏｓｓ）等の微生物の成長を阻害する。その結果、建物、機械、装置、日用品、部品等の表面を、実質的に長期間にわたって、細菌のコロニー形成を伴わずに、清潔に維持することができる。このように、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のゾルは、例えば、それらに限定されないが、構造修復および医療産業への商業的な適用性を有する。
【実施例】
【００７９】
以下の実施例は、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の理解を補助するために提示されており、いかなる形であれ、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念を限定することを意図しておらず、また、限定するものと解釈するべきではない。本開示を読むことによって当業者に明らかとなり得る、全ての代替物、変更物、および均等物は、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の趣旨および範囲の範囲内に含まれ、また、本明細書に明示的に含まれるものとみなされるべきである。
【実施例１】
【００８０】
Ｃｒｉｓｔａｌ  Ｇｌｏｂａｌによって製造される指定製品ＣｒｉｓｔａｌＡＣＴｉｖ（商標）を有する、２００ｇの未中和のチタニアゾル（チタニアは、１１．５±１のｐＨで、１７．５±２．５の重量％であった）、およびアルカリ性解膠剤としてのジエチルアミンを、バッフル付混合容器の中に配置し、インペラ混合機を使用して撹拌して、容積全体にわたる運動および撹拌を提供した。混合溶液の示度を提供するために、ｐＨプローブを位置付けた。５Ｍのリン酸および５Ｍの酢酸の酸混合物を調製した。１００ｇの各酸混合物を作製し、表１で示されるように、混合物中の５Ｍのリン酸の量の割合（質量％）に従ってラベル付けした。
【表１】
2015502250.tif 000003
【００８１】
酸混合物を、１分あたりのゾル質量の０．２５〜０．３５％に相当する、ほぼ一定の速度（約０．５〜０．７ｇ／分）で添加した。８．５の最終ｐＨを得るために、ｐＨ値が約９．０に到達したときに、酸の添加を遅くした。８．５のｐＨが得られたときに、酸の添加を止め、少なくとも約６０分間混合を続けた。この期間中に、ｐＨが約８．７〜８．９まで僅かに上昇した。したがって、ｐＨを８．５に戻すよう調整するために、必要に応じて、少量の酸の添加を行った。アルカリ性二酸化チタンゾルの重量に基づいて、酸混合物の約５．５％を添加した。それぞれ、中和した二酸化チタンゾルの総重量に基づいて、二酸化チタンの含有量は、約１５重量％であり、ジエチルアミンの含有量は、約２．５重量％であった。中和した二酸化チタンゾルの粘度は、約１８ｃｐｓと測定された。後で乾燥したときの産物の試料の、ＢＥＴによって測定した表面積は、２５０ｍ２／ｇよりも大きかった。
【実施例２】
【００８２】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、実施例１の中和したゾル、ならびに、ジエチルアミンの代わりにテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＯＨ）を含有すること以外は実施例１と同じように調製したチタニアゾルを、それぞれ（表１で説明されるように）リン酸および酢酸の種々の混合物で中和し、Ｗｈａｔｍａｎ５４１フィルタ紙から切り取った１５ｍｍ×１００ｍｍの試験片上に堆積させた。約５〜約５．２ｇ／ｍ２の面積上の約０．０５ｇ〜約０．０５２０ｇの中和したゾルを、各試験片に添加した。各試験片は、ＮＯｘ試験の前に２４時間乾燥した。ＮＯｘ低減を決定するための方法論は、実質的に、米国特許公開第２００７／０１６７５５１号で説明され、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。簡潔には、試験試料は、気密試料チャンバの中に配置して密閉した。ＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ２（二酸化窒素）、および水蒸気含有圧縮空気を所定のレベルで該チャンバに導入する、３チャンネルガス混合機（Ｂｒｏｏｋｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、Ｈｏｌｌａｎｄ）と、試料チャンバは連通している。試験試料には、ＵＶランプモデルＶＬ−６ＬＭ３６５および３１２ナノメーター波長（ＢＤＨ）から、３００〜４００ｎｍの範囲で６．２Ｗ／ｍ２のＵＶを放射した。ＮＯｘの初期値と最終値（５分照射後）を、試料チャンバに接続したＮｉｔｒｏｇｅｎ  Ｏｘｉｄｅｓ  ＡｎａｌｙｚｅｒモデルＭＬ９８４１Ｂ（Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｅｕｒｏｐｅ）によって測定した。ＮＯｘ低減のパーセント（％）は、（ΔＮＯｘ／初期ＮＯｘ）×１００として測定した。これらの試験の結果は、図１および図２で図示および説明される。
【００８３】
実施例の結果は、中和した二酸化チタンゾルが、元々の未中和のアルカリ性二酸化チタンゾルよりも高いＮＯｘ低減活性を呈することを示す。大部分の場合において、アルカリ性二酸化チタンゾルに添加されるリン酸の量が増加するにつれて、ＮＯｘ低減活性が高められる。
【００８４】
異なる照明状態および光源の下でもＮＯｘ除去を研究した。ＵＶに加えて、低輝度の蛍光灯による線型照明、および可視光（ガラスを通してフィルタ処理する）を用いた。図３および図４は、これらの異なる光源のそれぞれを使用して達成される、ＮＯｘ低減の割合を図示および説明する。結果は、全ての異なる光源の下で、中和した二酸化チタンゾルが、元々の未中和のアルカリ性二酸化チタンゾルよりも高いＮＯｘ低減活性を呈することを示す。
【実施例３】
【００８５】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、実施例１と同じ様式でチタニアゾルを調製したが、実施例１のリン酸／酢酸混合物で処理する代わりに、そのようなチタニアゾルを、それぞれ、酸混合物、すなわち、シュウ酸／硝酸、シュウ酸／酢酸、クエン酸／硝酸、クエン酸／硝酸、リン酸／硝酸、およびリン酸／酢酸で処理した。個々のゾルについて、１Ｍのシュウ酸、または１Ｍのクエン酸、または１Ｍのリン酸を、ゾルの総重量に基づいて０．１重量％の量で添加し、ゾルのｐＨは、硝酸または酢酸のいずれかの添加を通して８．５に調整した。そのような酸で処理したゾルは、薄層としてコンクリート基材上に堆積させた（１８ｃｍ２の面積に約０．３ｍｌのゾル）。ＵＶ放射（６．２Ｗ／ｍ２）の下でのＮＯｘ汚染物質に対する活性を、約２８８日の期間にわたって種々の間隔で測定した（シュウ酸／酢酸およびリン酸／酢酸で処理したゾルに関する活性は、２８８日の期間全体にわたって測定したが、残りのゾルに関する活性の測定期間は、最高で１２０日であった）。ＮＯｘ低減を決定するための方法論は、実質的に、米国特許公開第２００７／０１６７５５１号で説明され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの試験の結果は、図５で図示および説明される。
【実施例４】
【００８６】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、上の実施例３によるチタニアゾルを、薄層としてガラス基材上にも堆積させた（１８ｃｍ２の面積上に約０．３ｍｌのゾル）。ＵＶ放射（２Ｗ／ｍ２）の下でのＮＯｘ汚染物質に対する活性を、約２８８日の期間にわたって種々の間隔で測定した（シュウ酸／酢酸およびリン酸／酢酸で処理したゾルに関する活性は、２８８日の期間全体にわたって測定したが、残りのゾルに関する活性の測定期間は、最高で１２０日であった）。ＮＯｘ低減を決定するための方法論は、実質的に、米国特許公開第２００７／０１６７５５１号で説明され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの試験の結果は、図６で図示および説明される。
【実施例５】
【００８７】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、実施例１の中和したチタニアゾル（リン酸と酢酸との重量比が１：１である）を、薄層としてコンクリート上に堆積させた（１８ｃｍ２の面積上に約０．３ｍｌの１０％のチタニアゾル）。コンクリート上の薄層は、それぞれ、別々に２２５ｐｐｂのＮＯ、２２５ｐｐｂのＮＯ２、７０ｐｐｂのＮＯ、および７０ｐｐｂのＮＯ２に曝露した。ＵＶ放射（６．２３Ｗ／ｍ２、２９５〜４００ｎｍ）の下でのＮＯｘ汚染物質に対する活性は、約１０００日の期間にわたって種々の間隔で測定した。ＮＯｘ低減を決定するための方法論は、実質的に、米国特許公開第２００７／０１６７５５１号で説明され、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの試験の結果は、図７で図示および説明される。
【実施例６】
【００８８】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、１０重量％の二酸化チタンゾルを形成するために水で希釈した実施例１の中和したチタニアゾルの薄層（リン酸と酢酸との重量比が１：１である）を、Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域（ＧＰＳ座標：５１．５１８９０４Ｎおよび０１２０６８５Ｗ）に位置するコンクリート壁上に被覆した（１３５ｍ２の面積上に約１６Ｌの１０重量％の二酸化チタンゾル）。この地域の空気品質は、試験の開始日および完了日の時点で、所定の位置における英国の空気品質規格を上回るものであった。風速、風向、温度、および湿度とともに、ＮＯおよびＮＯ２を１５分間隔で測定した。ＮＯおよびＮＯ２は、壁から１５ｃｍの距離で、プローブで測定した。図８および図９は、基線におけるＮＯおよびＮＯ２の量と、中和したアルカリ性二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁上で測定したＮＯおよびＮＯ２の量との比較を示す。比較は、２年以上の期間にわたって、各平日について１日の１時間毎に測定した、ＮＯおよびＮＯ２の平均量を示す。比較はまた、ＮＯおよびＮＯ２だけのデータも含み、風速は、１．３ｍ／ｓ未満であった。チタニアゾルは、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念のチタニアゾルを被覆した基材を、高いＮＯおよびＮＯ２の含有量の大気が取り囲む環境に２年を超えて曝露した後であっても、高いＮＯｘ除去活性を保った。
【実施例７】
【００８９】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の抗菌活性を調査するために、実施例１の中和したチタニアゾルの試料（リン酸と酢酸との重量比が１：１である）を、表２で提供されるように、ＡｇまたはＺｎでドーピングした。試料Ｂ、Ｃ、およびＤは、二酸化チタンの重量％が１０％になるように希釈した。
【表２】
2015502250.tif 000004
【００９０】
ドーピングした、およびドーピングしていないチタニアゾルを、ガラススライド上に被覆して、黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性を試験した。抗菌活性（光活性による）に関する試験は、ＩＳＯによって公表された規格番号ＢＳ  ＩＳＯ２７４４７：２００９に基づく手順を使用して行ったが、この規格は、表面に光触媒を含有する材料、または表面に光触媒膜を有する材料の抗菌活性を決定するための試験方法を指定している。上で説明される方法は、ＵＶ光の照射下での細菌の計数を測定するために使用した。規格は、規格番号ＩＳＯ２２１９６：２００７（正式には、ＪＩＳ  Ｚ２８０１：２０００）に基づいた。しかしながら、一般的に、抗菌活性は、２１℃で２４時間にわたって抗菌剤を含有する表面との密着状態を保持した、細菌細胞の生存を定量化することによって測定した。抗菌効果は、処理した材料上の細菌の生存と、未処理の材料上で達成された生存とを比較することによって測定した。
【００９１】
表２のチタニアゾルを、研究のために、ガラススライドに塗布した。材料の疎水的な性質のため、いくつかの僅かな修正が本方法のある部分に必要であった。試料は、対照組に対して重複して試験した。既知の量の黄色ブドウ球菌懸濁液（すなわち、０．０５ｍｌの試験有機体の懸濁液（０．０５ｍｌ中に約５×１０５個の細胞を含有するように調整した））を、被覆したスライド（被覆した試料）に、および「ブランク」のスライド（いかなる微生物活性も有しないことが知られており、対照試料として使用した）に塗布した。懸濁液は、３つの反復被覆試料（Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ  Ｃｏａｔｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｓ）および６つの反復対照試料と接触した状態を保持した。次いで、３つの反復被覆試料、および６つの反復対照試料のうちの３つを、２１℃および少なくとも９０％の相対湿度で２４時間にわたって培養した。培養後に、試料を、１０ｍｌの無菌中和溶液を含有する個々の容器に移した。３つの反復対照試料も、基線または対照データを提供するために、培養前にこの様式で処理した。チタニアゾル溶液で被覆した各表面の反復を露光（昼光色蛍光灯）し、他のものを遮光して配置した。これらのステップに従って、細菌数を決定した。得られた細菌数（幾何平均として示される）は、抗菌活性（Ｌｏｇ１０低減として示される）とともに、表３で提供される。
【００９２】
露光後の抗菌活性は、以下のように算出した。  ＲＬ＝ｌｏｇ（ＢＬ／Ａ）−ｌｏｇ（ＣＬ／Ａ）＝ｌｏｇ（ＢＬ／ＣＬ）
【００９３】
遮光における抗菌活性は、以下のように算出した。  ＲＤ＝ｌｏｇ（ＢＤ／Ａ）−ｌｏｇ（ＣＤ／Ａ）＝ｌｏｇ（ＢＤ／ＣＤ）
【００９４】
光触媒抗菌活性は、以下のように算出した。  ＲＰ＝ｌｏｇ（ＢＬ／ＣＬ）−ｌｏｇ（ＢＤ／ＣＤ）  式中、ＲＬは、露光後の抗菌活性である  ＲＤは、遮光における抗菌活性である  ＲＰは、光触媒抗菌活性である  Ａは、時刻ゼロでの対照試料上の平均細菌数である  ＢＬは、１４時間露光（＋１０時間遮光）後の対照試料上の平均細菌数である  ＣＬは、１４時間露光（＋１０時間遮光）後の試験片上の平均細菌数である  ＢＤは、２４時間遮光後の対照試料上の平均細菌数である  ＣＤは、２４時間遮光後の試験片上の平均細菌数である
【表３】
2015502250.tif 000005
【００９５】
合格／不合格の基準が規格で定義されていないので、決定した活性レベルに関してコメントするために、以下の（表４で示される）基準を使用した。
【表４】
2015502250.tif 000006
【００９６】
試験結果は、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念の全てのチタニアゾルが、（金属でトーピングしたか、ドーピングしていないかに関わらず）昼光色蛍光灯に曝露した後に優れた抗菌活性を実証することを示す。
【実施例８】
【００９７】
実施例１の中和したチタニアゾルである第１のゾル（リン酸と酢酸との重量比が１：１であり、１５重量％から１０重量％のＴｉＯ２に希釈した）、および第２のゾル（異なる前駆体から作製し、０．５〜２．０％のＴｉＯ２の濃度を有する）を使用して、ＭＲＳＡ（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌）に対する抗菌活性を試験した。表５は、試験した試料の組成物を提供する。
【表５】
2015502250.tif 000007
【００９８】
抗菌活性（光活性による）に関する試験は、規格番号ＢＳ  ＩＳＯ２７４４７：２００９に基づく手順を使用して行ったが、この規格は、表面に光触媒を含有する材料、または表面に光触媒膜を有する材料の抗菌活性を決定するための試験方法を指定している。この方法は、ＵＶ光の照射下での細菌の計数を測定するために使用した。規格は、規格番号ＩＳＯ２２１９６：２００７（正式には、ＪＩＳ  Ｚ２８０１：２０００）に基づいた。
【００９９】
被覆したパネル（試料１および試料２）は、それぞれ、約３５ｍｍ×３５ｍｍの寸法の試験片に切り分けた。試験は、黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ４３３００（ＭＲＳＡ）を使用して実行した。各試験試料について、０．１ｍｌの試験有機体の懸濁液（０．１ｍｌ中に約５×１０５個の細胞を含有するように調整した）を、６つの反復のそれぞれの被覆した表面に、および６つの反復ガラススライド（対照として使用し、いかなる抗菌活性も有しないことが分かっている）に配置した。懸濁液は、サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍのガラスカバースリップを使用して、試験表面および対照表面と密着状態に保持した。時間ゼロでの接種レベルを提供するために、追加的な３つ組の対照試料を接種し、直ちに洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌中和溶液中に入れ、微生物数を決定して、時間ゼロでの数を提供した。
【０１００】
６つの反復の各組について、３つを、ガラスアッセイプレートで、２４時間のうちの１４時間にわたって昼光色蛍光灯に曝露した。各試験試料および対照の残りの３つの反復を含有するアッセイプレートは、任意の光が試験膜に到達することを防止するために、複数層の黒色プラスチックで包んだ。このアッセイプレートは、全２４時間にわたって遮光の状態を維持した。どちらの試料組も、２１℃および少なくとも９０％の相対湿度で培養した。この後、試験片を洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌蒸留水中に入れ、細菌数を決定した。
【０１０１】
試料３〜試料５は、黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ４３３００（ＭＲＳＡ）を使用して試験した。被覆した表面の親水性（ＴｉＯ２の濃度の増加と共に高められる）のため、上で使用した方法を修正した。通常使用される０．１ｍｌの接種物容積は、試料Ｃに関して広がり過ぎることが分かり、カバースリップ下に「閉じ込める」ことができなかった。３つ全ての表面での使用についてこれが最善の妥協点であると考えたので、代わりに０．０５ｍｌの容積を使用した。
【０１０２】
０．０５ｍｌの量の試験有機体の懸濁液（０．０５ｍｌ中に約５×１０５個の細胞を含有するように調整した）を、６つの反復試験試料のそれぞれの被覆した表面に、および６つの反復ガラススライド（対照として使用され、いかなる抗菌活性も有しないことが知られている）に配置した。懸濁液は、サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍのガラスカバースリップを使用して、試験表面および対照表面と密着状態に保持した。時間ゼロでの接種レベルを提供するために、追加的な３つ組の対照試料を接種し（ここでも、０．０５ｍｌの接種容積を使用する）、直ちに洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌中和溶液中に入れ、微生物数を決定して、時間ゼロでの数を得た。
【０１０３】
上で説明されるように、それぞれ被覆したスライドの３つの反復および３つの対照を露光し、それぞれ被覆したスライドの３つの反復および３つの対照を遮光し、続いて、細菌数を決定した。得られた細菌数（幾何平均として示される）は、抗菌活性（Ｌｏｇ１０低減として示される）とともに、表６（被覆したパネル）および表７（被覆したガラススライド）で提供される。抗菌活性および光触媒抗菌活性の算出は、実施例７で説明される算出と同じである。
【表６】
2015502250.tif 000008
【表７】
2015502250.tif 000009
【０１０４】
抗菌活性のレベルを分析するための基準は、実施例７の表４に列記される基準と同じである。表６を参照すると、塗料／Ｑパネル上のＰＣＸ−Ｓ７は、露光時には良好な抗菌活性を実証したが、遮光時には非常に不十分な活性を実証した。全体的には、良好な光触媒活性が実証された。ステンレス鋼上のＰＣＸ−Ｓ７は、露光時には優れた抗菌活性を実証し、遮光時には良好な活性を実証した。全体的には、ＭＲＳＡに対する良好な光触媒活性が実証された。
【０１０５】
表７を参照すると、試料Ａおよび試料Ｂ（ＰＣＸ−Ｓ２）は、露光時には良好〜境界線上の抗菌活性を実証したが、遮光時には不十分な活性を実証した。全体的には、ＭＲＳＡに対する境界線上の光触媒活性が実証された。しかしながら、試料Ｃ（ガラス上のＰＣＸ−Ｓ７）は、露光時における優れた抗菌活性を実証したが、遮光時における不十分な活性を実証した。全体的には、ＭＲＳＡに対する優れた光触媒活性が実証された。
【実施例９】
【０１０６】
６つの塗料試料および４つのゾル試料（ゾル１〜４）を、黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性について試験した。塗料試料は、１〜６にラベル付けし、異なるＴｉＯ２光触媒を含有し、アルミニウムＱパネルに塗布し、実施例１の１：１のリン酸／酢酸の重量比のゾルを使用して調製した。ゾル試料は、１〜４にラベル付けし、コロイド分散体であり、実施例１のゾルと同じ様式で調製し、それぞれ、約０．７５、２．５、５．０、および１１ｇ／ｍ２のＴｉＯ２塗布量でガラススライドに塗布した。
【０１０７】
抗菌活性（光活性による）に関する試験は、規格番号ＢＳ  ＩＳＯ２７４４７：２００９に基づく手順を使用して行ったが、この規格は、表面に光触媒を含有する材料、または表面に光触媒膜を有する材料の抗菌活性を決定するための試験方法を指定している。この方法は、ＵＶ光の照射下での細菌の計数を測定するために使用した。規格は、規格番号ＩＳＯ２２１９６：２００７（正式には、ＪＩＳ  Ｚ２８０１：２０００）に基づいた。
【０１０８】
塗料を被覆したパネルは、それぞれ、約３５ｍｍ×３５ｍｍの寸法の試験片に切り分けた。試験は、黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ６５３８を使用して実行した。０．１ｍｌの量の試験有機体の懸濁液（０．１ｍｌ中に約５×１０５個の細胞を含有するように調整した）を、６つの反復試験試料のそれぞれの塗料を被覆した表面に、および反復ガラススライド（対照として使用し、いかなる抗菌活性も有しないことが分かっている）に配置した。懸濁液は、サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍのガラスカバースリップを使用して、試験表面および対照表面と密着状態に保持した。時間ゼロでの接種レベルを提供するために、追加的な３つ組の対照試料を接種し、直ちに洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌中和溶液中に入れ、微生物数を決定して、時間ゼロでの数を提供した。
【０１０９】
各試料の６つの反復のうち、３つを、ガラスアッセイプレートで、２４時間のうちの１４時間にわたって昼光色蛍光灯に曝露した。各試験試料の残りの３つの反復を含有するアッセイプレートは、任意の光が試験膜に到達することを防止するために、複数層の黒色プラスチックで包んだ。このアッセイプレートは、全２４時間にわたって遮光の状態を維持した。どちらの組の試料も、２１℃および少なくとも９０％の相対湿度で培養した。この後、試験片を洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌蒸留水中に入れ、細菌数を決定した。
【０１１０】
チタニアゾルを被覆したガラススライドを、黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ６５３８を使用して試験した。チタニアゾル被覆の親水性（ＴｉＯ２の濃度の増加と共に高められる）のため、上で使用した方法を修正した。通常使用される０．１ｍｌの接種物容積は、ゾル４に関して広がり過ぎることが分かり、カバースリップ下に「閉じ込める」ことができなかった。４つ全てのゾル表面での使用についてこれが最善の妥協点であると考えたので、代わりに０．０５ｍｌの容積を使用した。０．０５ｍｌの量の試験有機体の懸濁液（０．０５ｍｌ中に約５×１０５個の細胞を含有するように調整した）を、６つの反復試験試料のそれぞれの被覆した表面に、および反復ガラススライド（対照として使用され、いかなる抗菌活性も有しないことが知られている）に配置した。懸濁液は、サイズが２０ｍｍ×２０ｍｍのガラスカバースリップを使用して、試験表面および対照表面と密着状態に保持した。
【０１１１】
時間ゼロでの接種レベルを提供するために、追加的な３つ組の対照試料を接種し（ここでも、０．０５ｍｌの接種容積を使用する）、直ちに洗浄し、それぞれを１０ｍｌの無菌中和溶液中に入れ、微生物数を決定して、時間ゼロでの数を得た。上で説明されるように、各チタニアゾル表面の反復を露光し、３つを遮光し、続いて、細菌数を決定した。
【０１１２】
得られた細菌数（幾何平均として示される）は、抗菌活性（Ｌｏｇ１０低減として示される）とともに、表８および表１０で提供される。抗菌活性および光触媒抗菌活性の算出は、実施例７で説明される算出と同じである。
【表８】
2015502250.tif 000010
【表９】
2015502250.tif 000011
【表１０】
2015502250.tif 000012
【０１１３】
抗菌活性のレベルを分析するための基準は、上の実施例８の表４に列記される基準と同じである。表８および表９を参照すると、被覆したパネルは、遮光時および昼光色蛍光灯への曝露後の双方で、黄色ブドウ球菌に対して非常に不十分な活性しか示さず、したがって、顕著な光触媒抗菌活性は実証されなかった。
【０１１４】
しかしながら、表１０を参照すると、４つ全てのゾル試料は、昼光色蛍光灯への曝露後で、優れた抗菌活性を実証した。ゾル１〜３は、明らかに優れた光触媒抗菌活性を実証した。ゾル４の光触媒活性のレベルは、少なくとも良好であったと考えられるが、光触媒活性の実際のレベルは、この試料が、光のない状態下でいくらかの抗菌活性を実証したと決定することはできなかった。
【実施例１０】
【０１１５】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の安定性を調査するために、チタニアゾルを実施例１と同じ様式で調製したが、以下の違いを有する。２つのゾルは、中和を伴わずに調製し、それぞれ、３４重量％の二酸化チタン、ならびに１５重量％および１８重量％のジエチルアミンを含有した。図１０は、これらの未中和のゾルに関する経時的な粘度のプロットであり、１８重量％のジエチルアミンの使用が、１５重量％のジエチルアミンを含有するゾルと比較して、向上した安定性を示す。
【０１１６】
４つの追加的なゾルを調製し、これらも３４重量％の二酸化チタンを含有したが、中和を伴った。第１の中和したゾルは、１５重量％のジエチルアミンを含有し、重量比が１：１のリン酸と酢酸で中和した。第２の中和したゾルは、１５重量％のジエチルアミンを含有し、１００重量％のリン酸で中和した。第３の中和したゾルは、１８重量％のジエチルアミンを含有し、重量比が１：１のリン酸と酢酸で中和した。第４の中和したゾルは、１８重量％のジエチルアミンを含有し、１００重量％のリン酸で中和した。ゾルのそれぞれはまた、脱塩水で洗浄した。図１１は、これらの中和したゾルの経時的な粘度のプロットである。図１１は、重量比が１：１のリン酸と酢酸での中和と比較して、１００重量％のリン酸を使用した中和を伴う１５重量％のジエチルアミンについて、安定性が大幅に増加したことを示す。図１１はまた、１８重量％のジエチルアミンを含有するゾルが、１５重量％のジエチルアミンを含有するゾルよりも安定していること、および１８重量％のジエチルアミンを含有し、１００重量％のリン酸で中和したゾルが、最も安定していることも示す。
【実施例１１】
【０１１７】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の安定性を調査するために、４つのチタニアゾルを実施例１と同じ様式で調製したが、以下の違いを有する。４つのゾルは、３４重量％の二酸化チタンを含有し、中和しなかった。第１のゾルは、１５重量％のジエチルアミンを含有し、脱塩水で洗浄し、７１ｐｐｍのカルシウム含有量および１３ｐｐｍ未満のナトリウム含有量をもたらした。第２のゾルは、１８重量％のジエチルアミンを含有し、同様に脱塩水で洗浄し、７１ｐｐｍのカルシウム含有量および１３ｐｐｍ未満のナトリウム含有量をもたらした。第３のゾルは、１５重量％のジエチルアミンを含有し、水道水で洗浄し、２５３５ｐｐｍのカルシウム含有量および２３ｐｐｍのナトリウム含有量をもたらした。第４のゾルは、１８重量％のジエチルアミンを含有し、同様に水道水で洗浄し、２５３５ｐｐｍのカルシウム含有量および２３ｐｐｍのナトリウム含有量をもたらした。図１２は、洗浄後のゾルのそれぞれの粘度のプロットである。図１２は、水道水による洗浄とは対照的に、脱塩水を使用して洗浄した１５重量％および１８重量％のジエチルアミンゾルの双方について、安定性が大幅に増加したことを示す。
【実施例１２】
【０１１８】
ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念によるゾルから調製される被覆の光触媒活性を調査するために、１０重量％の二酸化チタンゾルを形成するために水で希釈した実施例１の中和したチタニアゾルの薄層（リン酸と酢酸との重量比が１：１である）を、Ｃａｍｄｅｎ−Ｌｏｎｄｏｎ、Ｅｎｇｌａｎｄの地域（ＧＰＳ座標：５１．５１８９０４Ｎおよび０１２０６８５Ｗ）に位置するコンクリート壁上に被覆した（１３５ｍ２の面積上に約１６Ｌの１０重量％の二酸化チタンゾル）。風速、風向、温度、および湿度とともに、ＮＯおよびＮＯ２を１５分間隔で測定した。ＮＯおよびＮＯ２は、壁から１５ｃｍの距離で、プローブで測定した。二酸化チタンゾルでのコンクリート壁の被覆の前に、ＮＯおよびＮＯ２の基線測定値を、１年目に９月〜１２月の月について取得した。基線測定値に続いて、コンクリート壁を上で説明されるように被覆し、ＮＯおよびＮＯ２を、２年目に９月〜１２月の月を通じて測定した。次いで、二酸化チタンゾル被覆を覆うために、コンクリート壁を木材で覆い、ＮＯおよびＮＯ２を、３年目に９月〜１２月の月を通じて測定した。図１３および図１４は、基線におけるＮＯおよびＮＯ２の量と、二酸化チタンゾルで被覆したコンクリート壁で測定したＮＯおよびＮＯ２の量、および木材で覆ったコンクリート壁によるＮＯおよびＮＯ２の量の測定値との比較を示す。比較は、１年目、２年目、３年目の９月、１０月、１２月について、それぞれ、各平日の１日の１時間毎に測定した、ＮＯおよびＮＯ２の平均量を示す。それらの年のそれぞれの１１月からのデータは、他の近隣の場所でのＮＯおよびＮＯ２レベルが例外的に低く、その月のＮＯおよびＮＯ２レベルに影響を及ぼす別の要因があったことを示唆するので、使用しなかった。比較はまた、ＮＯおよびＮＯ２だけのデータも含み、風速は、１．３ｍ／ｓ未満であった。図１３および図１４は、二酸化チタンゾルでコンクリート壁を被覆することが、基線レベルを超える顕著なＮＯｘ除去活性をもたらしたことを示す。図１３および図１４はまた、翌年に被覆を覆うと基本的にＮＯｘレベルが基線レベルに戻り、したがって、ＮＯｘ低減における二酸化チタンゾル被覆の効果を実証することも示す。
【０１１９】
したがって、二酸化チタンナノ粒子のゾルを作製することができること、およびそのようなゾルは、汚染除去し、自己洗浄し、耐汚染性、抗菌性、および／または抗真菌性／抗微生物性である、透明な光触媒被覆を基材上に提供するのに有用であることを実証し、示した。
【０１２０】
本明細書で引用される特許出願および刊行物を含む全ての参考文献は、あたかも個々の刊行物または特許もしくは特許出願が、全ての目的に対して参照によりその全体が組み込まれたかのように、具体的かつ個別に示されたものと同じ程度に、その全体が、および全ての目的に対して、参照により本明細書に組み込まれる。当業者には明らかであるように、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念は、その趣旨および範囲から逸脱することなく、数多くの修正および変更を行うことができる。本明細書で説明される特定の実施形態は、単なる例として提供され、ここで特許請求の範囲に記載され、開示される本発明の概念は、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲の用語によってだけ限定される。
【図１】
2015502250.tif 000013
【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】
2015502250.tif 000021
【図１０】
2015502250.tif 000022
【図１１】
2015502250.tif 000023
【図１２】
2015502250.tif 000024
【図１３】
2015502250.tif 000025
【図１４】
2015502250.tif 000026
【国際調査報告】
2015502250.tif 000027
2015502250.tif 000028
2015502250.tif 000029
2015502250.tif 000030