(57)【要約】【課題】光触媒反応は、粒子の表面でのみ生じる反応であるため、粒子表面に均一に紫外線を照射する必要がある。しかし、特別な装置を必要としたり、光触媒粒子の交換時の回収にコストがかかる。又、大きな反応容器には適用しにくく、特に外部光源方式は適用しにくい。このような問題を解決するものである。【解決手段】波長が400nm以下の紫外線または可視光線発光機能を持つELファイバーであって、ファイバーの断面構造が、半径方向の中心に位置する内部電極と、その周囲に形成された内部絶縁層、発光層、外部電極、及び最表面に形成された保護層からなり、電極間への交流電界印加により発光することを特徴とするELファイバーである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が400nm以下の紫外線または可視光線発光機能を持つELファイバーであって、ファイバーの断面構造が、半径方向の中心に位置する内部電極と、その周囲に形成された内部絶縁層、発光層、外部電極、及び最表面に形成された保護層からなり、電極間への交流電界印加により発光することを特徴とするELファイバー。
【請求項２】
発光層と外部電極間に外部絶縁層が形成された請求項1記載のELファイバー。
【請求項３】
波長が550nm以下の紫外線または可視光線発光機能を持つELファイバーであって、ファイバーの断面構造が、半径方向の中心に位置する内部電極と、その周囲に形成された内部絶縁層、発光層、外部電極、保護層、及び最表面に形成された光触媒機能を持つ材料の粒子層または薄膜からなり、電極間への交流電界印加により発光することを特徴とするELファイバー。
【請求項４】
発光層と外部電極間に外部絶縁層が形成された請求項３記載のELファイバー。
【請求項５】
保護層自体が光触媒機能を持つ材料である請求項3又は４記載のELファイバー。
【請求項６】
光触媒機能を持つ材料が、TiO2及び／又はTiO2にN、S、Mn、Fe、Co、Zn、Cuの少なくとも一種の元素がドーピングされたものである請求項３〜５のいずれか一項に記載のELファイバー。
【請求項７】
発光層が、可視光線または紫外線発光機能を持つ蛍光体粒子を誘電体樹脂または誘電体セラミックスの少なくとも一種を含むマトリックス中に分散した構造を持つ請求項1〜4のいずれか一項に記載のELファイバー。
【請求項８】
発光層を構成する蛍光体が、ZnSを第一の主成分とし、第二成分としてII−VI族化合物半導体を一部含む、または含まない半導体中に、アクセプタ準位を形成する第一添加元素と、ドナー準位を形成する第二添加元素を含むことを特徴とする請求項1〜４のいずれか一項に記載のELファイバー。
【請求項９】
第一添加元素がCu、Ag、Au、Li、Na、N、As、P、Sbの少なくとも一種であり、第二添加元素がCl、Al、I、F、Brの少なくとも一種である請求項８記載のELファイバー。
【請求項１０】
第一添加元素がAgである請求項８記載のELファイバー。
【請求項１１】
第二成分の半導体がMgS、CaS、SrS、BeS、BaSの少なくとも一種を含む請求項８記載のELファイバー。
【請求項１２】
発光層を構成する蛍光体の平均粒径が10nm以下である請求項1〜４のいずれか一項に記載のELファイバー。
【請求項１３】
請求項1〜４のいずれか一項に記載のELファイバーを用いた光触媒反応容器。
【請求項１４】
請求項1〜４のいずれか一項に記載のELファイバーと、光触媒繊維を交互に組合せた構造を有する光触媒反応容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物や細菌等の分解や殺菌機能を有するＥＬファイバー及びかかるＥＬファイバーを用いた光触媒反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題から、有害物質や細菌・ウイルスなどを分解、殺菌する光触媒材料が注目されている。代表的な光触媒はＴｉＯ２であるが、これは一般には波長が４００ｎｍ以下の紫外線により光触媒機能を発揮する材料であるため、紫外線の含有量が少ない太陽光線ではほとんど触媒効果を発揮することができない。
波長が４００ｎｍを超える可視光線でも作用する光触媒材料も開発されている。これは、結晶系がアナターゼ型のＴｉＯ２にＮ、Ｓ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ等をドーピングしたもので、可視光線の吸収を高くしたものであるが、ほとんどの材料は、可視光線でも光触媒機能が作用するようになるものの、紫外線とアナターゼ型ＴｉＯ２の組み合わせに比べて、性能は１／１００程度まで低下してしまう。例外的にイオウ元素をドーピングしたもののみ、大きな性能低下がないと報告されている。（非特許文献１参照）
【０００３】
しかしながら、いずれにしてもこれらの光触媒を作用させるには、別途水銀ランプなどの外部光源を使用する必要があり、反応容器のコンパクト化を阻害し、かつ有害物質である水銀を使う必要があった。最近では、水銀ランプの代わりに、紫外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源にする場合も出てきている。
【０００４】
一方、エレクトロルミネッセンスによって発光するＥＬファイバーと呼ばれる発光ファイバーが知られている。図１  にその概念構造を示す。１は内部電極、２は内部絶縁層、３は発光層、４は外部絶縁体、５は外部電極、６は保護層である。４の外部絶縁体は不要の場合もある。両電極間に交流電圧を印加することにより、絶縁体層を通して発光層中をホットエレクトロンと呼ばれるエネルギー状態の高い電子が移動し、これが発光層中の半導体粒子または半導体粒子中に添加された特定のイオンを励起することにより発光が生じる。エレクトロルミネッセンスによって発光するファイバーであることからＥＬファイバーと呼ばれる。一般に市販されているＥＬファイバーは緑や青色の可視光発光ファイバーのみであり、各種イルミネーション等に使用されている。（非特許文献２参照）
【非特許文献１】２００３年電気化学秋季大会、講演要旨集、電気化学会、３２２頁
【非特許文献２】Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｒｕｂｂｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｐｒｏｇｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  １９９８．Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．３，１６０〜１６５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光触媒反応は、粒子の表面でのみ生じる反応であるため、粒子表面に均一に紫外線を照射する必要がある。しかし、
（１）対象物が気体の場合、光触媒であるＴｉＯ２粒子を反応容器内に浮遊させる必要があるので特別な装置が必要になる。液体の場合、液体内に分散させる必要があるが、この場合、光触媒粒子の交換時に回収することにコストがかかる。
（２）紫外線は大気中で吸収されやすいため、光源を近づける必要があり、大きな反応容器には適用しにくい。特に、対象物が濁った液体の場合は紫外線の減衰が激しく、外部光源方式は適用できない、などの問題がある。
本発明は、前述のＥＬファイバーを独自の発想により改良し、上記の問題を解決して、有機物や細菌等の分解や殺菌機能を付与できることを見出したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一は、主として紫外線発光機能を持つＥＬファイバーであり、波長が４００ｎｍ以下の紫外線または可視光線発光機能を持つＥＬファイバーであって、ファイバーの断面構造が、半径方向の中心に位置する内部電極と、その周囲に形成された内部絶縁層、発光層、外部電極、及び最表面に形成された保護層からなり、電極間への交流電界印加により発光するＥＬファイバーである。これは、発光層を構成する蛍光体粒子が紫外線を発光するものから構成される。細菌やウイルスなどは紫外線で直接分解や殺菌できる場合がある。特に、２５４ｎｍの紫外線は細菌やウイルスのＤＮＡを直接破壊するため広く殺菌ランプとして用いられているため、２５４ｎｍの紫外線を発光するＥＬファイバーは直接殺菌ランプの代替となる。
【０００７】
本発明の第二は、紫外線または可視光線発光機能を持つＥＬファイバーであり、波長が５５０ｎｍ以下の紫外線または可視光線発光機能を持つＥＬファイバーであって、ファイバーの断面構造が、半径方向の中心に位置する内部電極と、その周囲に形成された内部絶縁層、発光層、外部電極、保護層、および最表面に形成された光触媒機能を持つ粒子層または薄膜からなり、電極間への交流電界印加により発光するＥＬファイバーである。すなわち、ＥＬファイバーと光触媒が一体化したものである。
これは、発光する可視光線または紫外線を光触媒に照射し、光触媒作用により有機物や細菌、ウイルスなどの分解・殺菌を行うものであり、紫外線のみを発光する第一の発明よりも用途が広い。
本発明は、又、上記ＥＬファイバーを用いた光触媒反応容器、さらには、ＥＬファイバーと光触媒繊維を交互に組合せた構造を有する光触媒反応容器である。
【０００８】
図１は本発明を適用するＥＬファイバーであって、１の内部電極は普通の金属でよく、銅線が用いられる。内部絶縁層２は、発光層３に均一に交流電界を印加するためのものであり、通常はシアノレジン等の誘電体樹脂単体を用いるか、あるいは、誘電体樹脂とＢａＴｉＯ３等の高誘電率のセラミックス粉末の混合物が用いられる。厚さは数十μｍである。外部電極５は、発光層３から放射される紫外線または可視光線が透過しなければならないので、インジウム−スズ系の酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜が用いられるか、あるいはＮｉＣｒ合金などを０．１μｍ以下に薄くしたものが候補となる。
【０００９】
６は保護層であり、発光層３や外部電極５を湿気等の外部環境因子から保護するためのもので、やはり内部から放射される光が透過しなければならない。光が可視光線の場合は通常の透明樹脂でかまわないが、紫外線の場合、紫外線の透過に優れる樹脂を使う必要がある。例えば、三菱レイヨン製のアクリライトがある。また、保護層６自体が光触媒機能を持つ材料であっても構わない。例えば、緻密なＴｉＯ２をスパッタリングでコーティングする等が考えられる。
【００１０】
発光層３については、通常のＥＬファイバーでは蛍光体粒子が誘電体樹脂中に分散されたものからなり、厚さは数十μｍである。本発明においても、波長が４００ｎｍを超える可視光線を放射するものでは通常のＥＬファイバーと同じでかまわない。しかし、それより短い波長に対しては、誘電体樹脂を使うと長期間の使用により樹脂が劣化する場合があるので、樹脂の代わりに誘電体セラミックスを用いるほうが好ましい。誘電体セラミックスとしては、誘電率の高いＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３等様々な材料が考えられる。すなわち、誘電体セラミックス中に蛍光体粒子が分散された一種のコアシェル構造の層となる。
【００１１】
最も重要であるのは蛍光体である。本発明品のように、誘電体樹脂と組み合わせてエレクトロルミネッセンスにより高効率で発光する蛍光体材料としては、ＺｎＳ系材料がよく知られており、一般のＥＬファイバー用蛍光体としても用いられている。（非特許文献２参照）
【００１２】
図２に示すように、ＺｎＳには第二添加元素としてＣｌやＡｌがドーピングされる。これらの添加元素は、ＺｎＳの導電帯下にドナー準位を形成する。一方、第一添加元素としてＣｕやＡｇ等がドーピングされる。こららの元素はＺｎＳの荷電子帯上にアクセプタ準位を形成する。ＺｎＳ中に電子線や紫外線などのエネルギーが照射されると、荷電子帯の電子が導電帯に一旦励起された後、ドナー準位に捕捉される。一方、荷電子帯に新たに生成した正孔はアクセプタ準位に捕捉される。発光は、ドナー準位にある電子がアクセプタ準位にある正孔と再結合することにより生じる。これは、ドナー−アクセプタ（ＤＡ）発光と呼ばれるタイプの発光であり、極めて高い発光効率が得られる発光機構である。（１）式に示すように、発光波長は、基本的にドナー準位とアクセプタ準位のエネルギー差により決まり、これが大きいほど短波長の発光となる。すなわち、発光のエネルギーｈνは、
ｈν＝Ｅｇ−（ＥＤ＋ＥＡ）−ｅ２／（４πε０εｒｒ）                  （１）
ここで、ＥｇはＺｎＳのバンドギャップエネルギー、ＥＤ  はドナーの束縛エネルギー、ＥＡはアクセプタの束縛エネルギー、ｅは素電荷量、ε０  は真空の誘電率、εｒは比静電誘電率、ｒはドナーとアクセプタの距離である。
【００１３】
このような発光機構を持つＺｎＳ系蛍光体に関しては、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌは青色蛍光体、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌは緑色蛍光体として実用化されているので、波長が４５０〜５５０ｎｍ程度の可視光線を発光させるためには、これらの蛍光体を用いればよい。
【００１４】
（１）式から、発光波長は主として半導体材料のバンドギャップとドナー、及びアクセプタ準位で決まることが分かる。すなわち、発光波長を短波長にするためには、（１）Ｅｇを大きく、（２）ＥＤ  を小さく、（３）ＥＡ  を小さくすることが必要となるが、このうち、ＥＤ  は約０．１ｅＶでドーピングする元素により大きくは変化しない。また、ＥＡ  は、Ａｇドーピングで０．７ｅＶであるので、発光波長を短波長化するためには、実質的にはＥｇ  を大きくすることが最も重要である。アクセプタ準位を形成する添加元素としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ等がある。ドナー準位を形成する添加元素としてはＣｌ、Ａｌ、Ｉ、Ｆ、Ｂｒ等がある。
【００１５】
バンドギャップエネルギー（Ｅｇ）を大きくする方法としては、主として２つの方法が考えられる。一つは、母材半導体をＺｎＳ（Ｅｇ＝３．７ｅＶ）よりもバンドギャップの大きな第二成分の半導体とＺｎＳとの混晶とすることである。第二成分の半導体としては、ＺｎＳと同じＩＩ−ＶＩ族の化合物半導体があり、ＭｇＳｅ（Ｅｇ＝４．０ｅＶ）やＢｅＳｅ（Ｅｇ＝４．７ｅＶ）等のセレン化物でも構わないが同じ硫化物を選択する方が製法上作製しやすい。例えば、ＭｇＳはＥｇ＝５．１ｅＶ、ＣａＳ＝４．４ｅＶ、ＳｒＳ＝４．３ｅＶであり好ましい。このほか、ＢａＳやＢｅＳも候補であるが、ＭｇＳが最も好ましい。
【００１６】
バンドギャップを大きくするもう一つの方法は、ＺｎＳ粒子の大きさをナノサイズまで小さくすることである。粒径低下により量子サイズ効果が発現してバンドギャップは大きくなる。もちろん、上記した混晶の粒径を低下させてもかまわない。この場合は、ＺｎＳ単体を用いるよりも粒径は大きくても構わないことになる。量子サイズ効果が発現する粒径はＥｇやＥＡにより変わる。
【００１７】
ＺｎＳ−２０ｍｏｌ％ＭｇＳでは粒径に関わらず発光波長は４００ｎｍ以下になる。このようにＭｇＳ量が多いと粒径の制限は無くなる傾向にあるが、ＭｇＳ量が多くなると発光効率は逆に低下する場合もある。これは他の第二成分半導体についても同様である。その意味では、粒径は１０ｎｍ以下が目安となる。
【００１８】
これらのＺｎＳ系蛍光体以外にも、紫外線発光する材料としては、Ｙ２Ｏ３：Ｇｄ、Ｓｉ−Ｙ−Ｏ−Ｎ：Ｇｄ、ＺｎＦ２：Ｇｄなど、Ｇｄイオンをドーピングした材料やＧａＮ、ＺｎＯ等も候補である。
【００１９】
光触媒材料としては、波長が４００ｎｍ以下の紫外線または可視光線を使う場合は、通常用いられるアナターゼ、ルチル、あるいはブロッカイト型のＴｉＯ２で構わない。４００ｎｍを超える可視光線では、ＴｉＯ２にＮ、Ｓ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕの少なくとも一種の元素をドーピングすることにより、可視光感応型光触媒として用いることができる。最も好ましいのはＳをドーピングしたもので、光触媒活性が最も高い。
【００２０】
上記発明品は、紫外線を直接放射するか、あるいは光触媒機能を発揮することができるコンパクトな光源となるため、外部光源が届かない狭隘部中の流体や、濁度の高い液体を始めとする処理対象物中に設置することにより、効率のよい分解・殺菌装置ができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明品は、交流電圧印加等により紫外線を発光させることができるファイバーである。本発明品を汚濁流体中に設置して作動させることにより、紫外線ランプや紫外線ＬＥＤなどの外部紫外線光源を用いなくても光触媒反応を効率よく起こすことができる。特に、外部光源では処理できない紫外線の吸収が激しい汚濁流体の場合でも効率よく光触媒反応を起こすことができるようになる。
【００２２】
本発明品を用いた光触媒反応容器は、有機物の分解・細菌等の殺菌が可能なため、大気中の汚染物質となるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯガス、ディーゼルパティキュレート、花粉、埃、ダニ等の分解除去、下水中に含まれる有機化合物の分解除去、一般の細菌、ウイルス等の殺菌光源、化学プラントで発生する有害ガスの分解、臭い成分の分解、超純水製造装置における殺菌光源等、様々な分野に応用できる。
【００２３】
また、セラミックフィルタ、光触媒シート、光触媒織布などと組み合わせることもできる。例えば、予め光触媒を担持させたセラミックスハニカムフィルタのセル内に本発明品を設置することで、セラミックフィルタの分離機能と光触媒機能の両方の機能をもたせることもできる。本発明品を光触媒織布中に編み込むように設置するなどの方法もある。これにより、自動車排ガス処理用ハニカム材、空気清浄機用フィルター、下水濾過フィルター、各種浄水器、温泉の殺菌、防虫剤にも応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２５】
直径０．１ｍｍ、長さ１ｍのＣｕ線を芯電極として用いた。
下記粉末を用意した。
（絶縁層形成）
ＢａＴｉＯ３：平均粒径０．５μｍ
樹脂：信越化学製（商品名：シアノレジン）
（蛍光体）
ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ粉末    平均粒径０．５μｍ（市販）
ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ粉末    平均粒径０．５μｍ（市販）
ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ粉末    平均粒径３〜１５ｎｍ
市販のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ粉末（平均粒径０．５μｍ）を遊星ボールミル装置（ボール径は５０μｍ）を用いて、Ａｒ中、加速度１５０Ｇで各種時間粉砕して得た。
（光触媒）
アナターゼ型ＴｉＯ２    平均粒径０．０５μｍ（市販）
ＴｉＯ２：Ｓ                平均粒径０．０５μｍ
チオウレア（ＣＨ４Ｎ２Ｓ）粉末とＴｉ（ＯＣ３Ｈ７）４をエタノール中で混合し、白色のスラリー状になるまで減圧濃縮した。その後、６００℃で２ｈｒ大気中で焼成して粉末を得た。Ｓのドーピング量は、酸素に対して２ａｔ％とした。
【００２６】
（ａ）絶縁層の形成
樹脂をシクロヘキサノンに３０ｖｏｌ％になるように分散して溶解させた。この溶液にＢａＴｉＯ３粉末を分散した（３０ｖｏｌ％）ものをＣｕ線に塗布し、回転ローラーで厚さ３０μｍに制御して、１２０℃で１ｈｒ乾燥させて絶縁層を形成した。
（ｂ）発光層の形成
樹脂をシクロヘキサノンに３０ｖｏｌ％になるように分散して溶解させたものを準備した。この溶液に蛍光体粉末をＡｒガス中で分散処理した（３０ｖｏｌ％）ものを（ａ）の絶縁層表面に塗布し、回転ローラーで厚さ４０μｍに制御して、１２０℃で１０ｈｒ乾燥させて発光層を形成した。
（ｃ）外部電極の形成
スパッタリング装置に設置し、発光層表面にＩＴＯ電極を１３０℃で０．２μｍコーティングした。
（ｄ）保護層の形成
紫外線透過樹脂であるアクリライトの溶融体を塗布し、回転ローラーで厚さ１００μｍコーティングした。
（ｅ）光触媒層の形成
光触媒粒子をアルコールに分散させた液を用意し、このＥＬファイバーを浸漬後、引き上げてＥＬファイバー表面にＴｉＯ２粒子をコーティングした。
【００２７】
（ｆ）評価
（１）発光効率
光触媒層をコーティング前のＥＬファイバーの芯電極とＩＴＯ電極間に１５０Ｖ、４００Ｈｚの交流電界を印加した。発光の輝度を輝度計または紫外線照度計で測定し、投入電力から発光効率を計算した。
（２）光触媒反応実験
ＴｉＯ２コーティングした長さ１ｍのＥＬファイバーを５００本束ねた後、直径５０ｃｍ、長さ１ｍの反応容器内に設置した。図３のように容器の片方から濃度１００ｐｐｍのトリクロロエチレンを含む水を導入し、別の出口から排出しながら循環させた。水を意図的に着色するために、予め墨汁液を水の５％添加して濁度の高い液体とした。この時、全ての芯電極とＩＴＯ電極間に１５０Ｖ、４００Ｈｚの交流電界を印加した。トリクロロエチレンが完全に分解するまでの時間を測定した。
【００２８】
比較として、市販の紫外線発光するＬＥＤ（発光波長３６０ｎｍ、出力５０ｍＷ）を、６０°間隔で並べたもの（図４）、および、水銀ランプ（発光波長２５４ｎｍ、出力１００ｍＷ）を６０°間隔で、９０ｍｍピッチで並べたもの（図５）を作製し、上記のアナターゼ型ＴｉＯ２粒子１００ｇを反応容器中の液体に分散させ、容器の外から紫外線を照射して分解までの時間を測定した。
【００２９】
結果を表１に示す。
【表１】
2005158551.tif 000002
【００３０】
外部光源方式では、最大１００ｈｒまで行ったが、トリクロロエチレンは完全に分解できなかった。これは、液体の透明度が低く、紫外線が容器内部まで十分に侵入しないため、光触媒が十分に作用しないためと考えられる。
一方、本発明品を用いると分解が起こった。波長が４００ｎｍを超える可視光線でも、光触媒としてＴｉＯ２：Ｓを用いると分解できる。また、紫外線を用い、さらに紫外線波長が短いほど分解能力は高かった。これは、短波長ほど光触媒を十分に励起できるためと考えられる。
【実施例２】
【００３１】
直径０．１ｍｍ、長さ１ｍのＣｕ線を芯電極として用いた。
下記粉末を用意した。
（絶縁層形成）
Ｂａ（ＯＣＨ３）２
Ｔｉ（ＯＣ２Ｈ５）４
（蛍光体）
ＺｎＳ−ＭｇＳ：Ａｇ、Ｃｌ粉末    平均粒径３〜１５ｎｍ
市販のＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ粉末（平均粒径０．５μｍ）にＭｇＳ粉末（平均粒径０．５μｍ）を所定量混合し、遊星ボールミル装置（ボール径は４０μｍ）を用いて、Ａｒ中、加速度１４４Ｇで各種時間粉砕して得た。
【００３２】
（ａ）絶縁層の形成
Ｂａ（ＯＣＨ３）２とＴｉ（ＯＣ２Ｈ５）４のアルコール溶液をそれぞれ蒸発させてＣＶＤ反応器に導入した。一方、別系統から酸素を導入し、温度９００℃、圧力０．０４ＭＰａで２ｈｒ反応させて、Ｃｕ芯電極表面にＢａＴｉＯ３を厚さ２０μｍコーティングした。
（ｂ）発光層の形成
Ａｒガス中で、Ｂａ（ＯＣＨ３）２とＴｉ（ＯＣ２Ｈ５）４の等モルに混合したアルコール溶液（濃度０．２ｍｏｌ／ｌ）中に蛍光体粉末を分散させた溶液中に絶縁層形成後の試料を浸漬して引き上げ、大気中９００℃で３０分焼成した。これを３０回繰り返し、蛍光体粒子がＢａＴｉＯ３中に分散した発光層を厚さ２０μｍ形成した。
【００３３】
（ｃ）外部電極の形成
スパッタリング装置に設置し、発光層表面にＩＴＯ電極を５３０℃で０．２μｍコーティングした。
（ｄ）光触媒を兼ねる保護層の形成
スパッタリング法により、６００℃でアナターゼ型ＴｉＯ２又はＳを酸素に対して２ａｔ％ドーピングしたＴｉＯ２：Ｓをそれぞれを厚さ５μｍ形成して保護層とした。
【００３４】
（ｆ）評価
（１）発光効率
光触媒層をコーティング前のＥＬファイバーの芯電極とＩＴＯ電極間に２００Ｖ、３００Ｈｚの交流電界を印加した。発光の輝度を輝度計または紫外線照度計で測定し、投入電力から発光効率を計算した。
（２）光触媒反応実験
長さ１ｍのＥＬファイバーを５００本束ねた後、直径５０ｃｍ、長さ１ｍの反応容器内に設置した。図２のように容器の片方から濃度１８０ｐｐｍのアセトアルデヒドを含む水を導入し、別の出口から排出しながら循環させた。水を意図的に着色するために、予め墨汁液を水の１０％添加して濁度の高い液体とした。この時、全ての芯電極とＩＴＯ電極間に２００Ｖ、３００Ｈｚの交流電界を印加した。アセトアルデヒドが完全に分解するまでの時間を測定した。
【００３５】
結果を表２に示す。
【表２】
2005158551.tif 000003
蛍光体をＺｎＳ−ＭｇＳ混晶系とすることにより、発光波長はより短くなり、分解速度も向上した。絶縁層や発光層中の誘電体を高誘電率のＢａＴｉＯ３にすることにより、高い発光効率が得られた。
保護層としてＴｉＯ２を用いても光触媒機能が発揮できた。
【実施例３】
【００３６】
実施例１のＥＬファイバーを、３ｍｍピッチで二次元朱子織りにして、５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの織布を作製した。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図を示す。
光触媒繊維からなる織布（宇部興産製）を５００ｍｍ×５００ｍｍに裁断したものを用意した。
ＥＬファイバー織布と光触媒織布を交互に重ねて各５０層積層して、光触媒デバイスを作製した。
【００３７】
これを、図７の容器（５００ｍｍ×５００ｍｍの断面積を持つ厚さ７０ｍｍの反応容器）内に設置した。ダイオキシンの一種である２，３’，４，４’，５−Ｐｃ−ＣＢを水に溶解させて、濃度が１００ｐｇ／ｌの溶液を３０ｌ調製した。この時、水を意図的に着色するために、予め墨汁液を水の１０％添加して濃度の高い液体としたものを調製した。
これを流速２．５ｌ／ｍｉｎで循環させながら、電極間に２００Ｖ、５００Ｈｚの交流電界を印加した。ダイオキシンが完全に分解するまでの時間を最大で１００ｈｒまで測定した。
【００３８】
比較として，光触媒織布のみを５０層重ねたものを同じ容器内に設置し、容器の外に設置した市販の紫外線発光するＬＥＤ（発光波長３６０ｎｍ、出力５０ｍＷ）を３５ｍｍピッチで並べたもの（図９）、および、水銀ランプ（発光波長２５４ｎｍ、出力１００ｍＷ）を３５ｍｍピッチで並べたもの（図８）を作製し、容器の外から照射して分解までの時間を測定した。
結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
2005158551.tif 000004
【００４０】
本発明品は,外部光源方式よりも分解時間が短かった。特に高濁度の液を処理した場合にその差が大きかった。これは,外部光源方式では、放射された光が汚濁源によって吸収されてしまうためと考えられる。濁度が低い場合も本発明品が分解までの時間が短かった。これは、光触媒織布を積層した場合、外部電源方式では、内部の織布まで均一に光が到達しないためと考えられる。一方、本発明品は,光触媒織布の近傍に光源が存在するために、積層数にかかわらず全ての光触媒織布が均一に働くためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明品は、交流電圧印加等により紫外線を発光させることができるファイバーである。本発明品を汚濁流体中に設置して作動させることにより、紫外線ランプや紫外線LEDなどの外部紫外線光源を用いなくても光触媒反応を効率よく起こすことができる。特に、外部光源では処理できない紫外線の吸収が激しい汚濁流体の場合でも効率よく光触媒反応を起こすことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用できるELファイバーの概念図を示す。
【図２】ZnS系蛍光体の発光機構の説明図である。
【図３】光触媒反応試験の説明図である。
【図４】市販の紫外線発光するＬＥＤを６０°間隔で並べた例の説明図である。
【図５】水銀ランプを６０°間隔で並べた例の説明図である。
【図６】実施例１のＥＬファイバーで作製した織布の平面図（ａ）と断面図（ｂ）を示す。
【図７】実施例３の説明図である。
【図８】実施例３との比較例の説明図である。
【図９】同じく実施例３との他の比較例の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１          内部電極
２          内部絶縁層
３          発光層
４          外部絶縁体
５          外部電極
６          保護層
【図１】
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【図２】
2005158551.tif 000006
【図３】
2005158551.tif 000007
【図４】
2005158551.tif 000008
【図５】
2005158551.tif 000009
【図６】
2005158551.tif 000010
【図７】
2005158551.tif 000011
【図８】
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【図９】
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