(57)【要約】【課題】  簡易な方法で吸着性能を有する活性炭の表面に光触媒活性を有する金属酸化物を担持することができ、基材表面との密着性に優れ、且つ長期間に渡って継続的に消臭、毒ガス成分の分解等の作用を発現することができる光触媒機能材料の製造方法を提供する。【解決手段】  少なくとも金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を含む溶媒を活性炭繊維に接触させる。これにより、金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を活性炭繊維の表面に吸着させる。金属、金属イオン、金属水酸化物としては、具体的には、亜鉛、亜鉛イオン、水酸化亜鉛などを用いることができる。次に、金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を吸着した活性炭を加熱処理する。この加熱処理により、光触媒機能を有する金属酸化物、例えば、酸化亜鉛が活性炭に形成される。この加熱処理の温度は、４０℃〜４８０℃の範囲の温度とするのが望ましい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭に光触媒機能を有する金属酸化物が形成された光触媒機能材料の製造方法において、
少なくとも金属、金属イオン又は金属水酸化物を含む溶媒を前記活性炭に接触させて前記金属、金属イオン又は金属水酸化物を前記活性炭の表面に吸着させる工程と、
この後、前記金属、金属イオン又は金属水酸化物を吸着した活性炭を加熱処理して前記金属酸化物が形成された光触媒機能材料とする工程と、
を含んでなることを特徴とする光触媒機能材料の製造方法。
【請求項２】
前記活性炭は活性炭繊維である、ことを特徴とする請求項１に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項３】
前記金属、金属イオン又は金属水酸化物は、それぞれ亜鉛、亜鉛イオン、水酸化亜鉛である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理の温度は、４０℃〜４８０℃の範囲内の温度である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理後の光触媒機能材料を少なくともニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、スズ、オスミウム、白金、及び金の９種類の金属の材料のイオン又は微粒子からなる群のうち少なくとも１種類以上の金属を含有する溶媒に接触することにより、当該溶媒の金属を前記活性炭に付着した前記金属酸化物の表面に担持させる工程を、含んでなる請求項１〜４のいずれかの一に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭に光触媒機能を有する金属酸化物が形成された光触媒機能材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、活性炭の表面に、蒸着手段により光触媒の薄膜を形成、担持させたことを特徴とする光触媒活性炭などについて開示されている。
【０００３】
特許文献２には、主としてアセトアルデヒドの吸着能力が２０ｍｇ／ｇ（平衡濃度１０ｐｐｍでの平衡吸着量）以上である活性炭３０〜８０質量％と、アンモニアガスの平衡濃度１０ｐｐｍ時の平衡吸着量が５ｍｇ／ｇ以上の光反応性半導体１０〜４０質量％及び熱融着性バインダー繊維１〜３０質量％とを湿式抄紙法により混抄し、熱融着性バインダーを融着させて得られた密度が０．１０ｇ／ｃｍ3以上である有害物除去シ−トについて開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２６５１２公報
【特許文献２】特開２００３−１３３９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いわゆる光触媒は、その材料が必要とする光が供給されれば、一定の光活性を示し、消臭、毒ガス成分の分解等の作用を発現することができる。しかし、その処理速度は一般的には遅く、光触媒単体でその処理能力を高めるのは限界があった。
【０００６】
一方、活性炭繊維やゼオライトなどの吸着剤は非常に吸着性能が高いため、臭い成分に相当するガスや、人体に悪影響を及ぼす毒ガス成分などは短時間で吸着できるが、自身がそのままの状態で（室温下で）分解することがないため、限界量を超えると吸着しなくなり、機能を失ってしまうことが知られている。
【０００７】
そして、この両者をうまく組み合わせることができれば、除去したいガスを早く吸着して、かつ、その吸着によって濃縮されたガスを光触媒によって効率良く分解していくことができるほか、吸着材料の吸着性能を光触媒によって再生することが可能であり、安定した機能を供給することができる。
【０００８】
吸着材料が吸着したガス分子は吸着材料の表面において拡散する性質があり、これらのガス分子を分解する光触媒は吸着サイトの極近くに配置することが必要である。ここで、吸着材料の表面にバインダーを介して光触媒を直接担持すると、吸着サイトはバインダー成分によって埋まり、十分な吸着性能を発揮することができない。また、特許文献１に開示のように、蒸着等の手段で光触媒を把持しても、緻密な膜として形成されるために、これもまた吸着性能の劣化に繋がる。
【０００９】
特許文献２に開示の技術においては、活性炭繊維と光触媒を複合化するにあたり、活性炭繊維と光触媒ＴｉＯ２と熱融着性バインダー繊維とを湿式抄紙法より混抄し、熱融着性バインダーを融着させることにより活性炭繊維と光触媒を複合化しているが、光触媒材料は活性炭繊維上に担持させたものではなく、空間的に離れた場所に固定されているため、活性炭繊維に吸着したガス分子の表面拡散において光触媒にガス分子が接触する頻度は低いと考えられ、光照射による活性炭繊維の吸着能力再生効果は低いものと予想される。また、熱融着性繊維は有機バインダーと捉えることが出来るため、長期的な使用によっては有機バインダー成分が光触媒によって分解されて光触媒が脱落し、性能が低下する可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、簡易な方法で吸着性能を有する活性炭の表面に光触媒活性を有する金属酸化物を担持することができ、基材表面との密着性に優れ、且つ長期間に渡って継続的に消臭、毒ガス成分の分解等の作用を発現することができる光触媒機能材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、活性炭に光触媒機能を有する金属酸化物が形成された光触媒機能材料の製造方法において、少なくとも金属、金属イオン又は金属水酸化物を含む溶媒を前記活性炭に接触させて前記金属、金属イオン又は金属水酸化物を前記活性炭の表面に吸着させる工程と、この後、前記金属、金属イオン又は金属水酸化物を吸着した活性炭を加熱処理して前記金属酸化物が形成された光触媒機能材料とする工程と、を含んでなることを特徴とする光触媒機能材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、活性炭の吸着能力が吸着飽和によって劣化しても紫外光を照射することで光触媒機能により活性炭の吸着性能を再生させることができる光触媒機能材料を製造することができる。そして、簡易な方法で吸着性能を有する活性炭の表面に光触媒活性を有する金属酸化物を担持することができ、基材表面との密着性に優れ、且つ長期間に渡って継続的に消臭、毒ガス成分の分解等の作用を発現することができる光触媒機能材料の製造方法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】
【００１３】
本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
【００１４】
本実施の形態は、活性炭に光触媒機能を有する金属酸化物が形成された光触媒機能材料の製造方法である。本実施の形態では、このような光触媒を次の第１工程、第２工程を順に実施して製造する。
【００１５】
（１）第１工程
まず、少なくとも金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を含む溶媒を活性炭、例えば、活性炭繊維に接触させる。これにより、金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を活性炭繊維の表面に吸着させる。
【００１６】
この金属、金属イオン、金属水酸化物としては、具体的には、亜鉛、亜鉛イオン、水酸化亜鉛などを用いることができる。
【００１７】
（２）第２工程
その後、金属、金属イオン又は金属水酸化物の粒子を吸着した活性炭を加熱処理する。この加熱処理により、光触媒機能を有する金属酸化物、例えば、酸化亜鉛が活性炭に形成される。この加熱処理の温度は、４０℃〜４８０℃の範囲の温度とするのが望ましい。
【００１８】
これにより、活性炭に光触媒機能を有する金属酸化物が形成された光触媒機能材料を製造することができる。以上の第１工程、第２工程の後に以下の第３工程を実行してもよい。
【００１９】
（３）第３工程
すなわち、第２工程の加熱処理後の光触媒機能材料に、少なくともニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、スズ、オスミウム、白金、及び金の９種類の材料のイオン又は微粒子からなる群のうち少なくとも１種類以上を含有する溶媒に接触することにより、光触媒機能材料の表面に同金属を析出又は付着させ、活性炭に付着した酸化亜鉛の表面に担持させる。
【実施例】
【００２０】
本発明の一実施について説明する。
【００２１】
以下の例は、光触媒機能を有する金属酸化物が酸化亜鉛（ＺｎＯ）の場合である。
【００２２】
（実施例１）
水酸化亜鉛微粒子を投入した分散水を撹拝しながら活性炭繊維を約１０秒浸漬した後、遠心脱水機で脱水し、水酸化亜鉛粒子が吸着した活性炭繊維を３００℃で加熱処理し、ＺｎＯを担持した活性炭繊維を得た。
【００２３】
（実施例２）
実施例１の処理によって得られたＺｎＯを担持した活性炭繊維をＡｇの微粒子を含有した分散水に浸漬し、乾燥させてＡｇの微粒子を表面に付着させたＺｎＯを担持した活性炭繊維を得た。
【００２４】
（比較例１）
比較例として実施例１，２のような処理を行なっていない活性炭繊維を用いた。
【００２５】
（作製物の評価）
上記の実施例１，２において形成した光触媒機能材料と比較例１の活性炭繊維において、下記の要領で比較試験を行った。
【００２６】
（１）実施例１，２において形成した光触媒機能材料と比較例１の活性炭繊維０．５ｇを５ｃｍ×５ｃｍの浅いケースに均一に敷き詰め、容量３リットルのテドラーバッグに挿入し、濃度３０ｐｐｍのアセトアルデヒトガスを含有した空気を、このテドラーバッグ内に充填する。次に、暗所において１時間放置後、テドラーバッグ内のアセトアルデヒトガス濃度をガス検知管により確認する。この作業を２度行い、吸着性能の劣化を確認した。
【００２７】
（２）上記の試験を行った実施例１，２の光触媒機能材料と比較例１の活性炭繊維にＵＶ−Ａ照射強度２ｍＷ／ｃｍ２のブラックライトを３時間照射し、再度、（１）の試験を１回行い、光再生効果を確認した。
【００２８】
その結果を図１に示す。図１において、上記（１）の２度の吸着性能の劣化の確認が「吸着試験１回目」と「吸着試験２回目」であり、（２）の光再生効果の確認が「光再生後吸着試験」である。
【００２９】
図１から明らかなように、実施例１，２の光触媒機能材料は、吸着試験２回目には活性炭繊維の吸着能力が吸着飽和によって劣化していることがわかる。また、この劣化は比較例１の活性炭繊維とほぼ同等のレベルである。つまり、光触媒の担持処理を行っても活性炭繊維の吸着能力はほとんど損なわれないということがわかる。次に、光再生後吸着試験によっては、比較例１ではガス残存率１８％であるのに対し、実施例１では５％に低減することができた。実施例２によってはガス残存率が１％未満（検出限界）であることから、Ａｇの微粒子を付与したＺｎＯが活性炭繊維に吸着したアセトアルデヒトガスを分解し、完全に再生処理させていることがわかる。
【００３０】
さらに、実施例１，２の光触媒機能材料を流水洗浄してみたが、ＺｎＯの離脱等が見られず、乾式はもちろんのこと、湿式のシート加工にも耐えうる強度を持っていることがわかった。
【００３１】
図２は、ＺｎＯを担持していない活性炭繊維の拡大写真であり、図３は、前述のようにＺｎＯを担持した活性炭繊維の拡大写真である。ＺｎＯを担持していない活性炭繊維は表面が平坦で何も担持されていないが、ＺｎＯを担持した活性炭繊維においては、写真中の白く見える粒子が酸化亜鉛である。この倍率（×１０００）では酸化亜鉛の二次粒子しか観察できないが、実際には粒子径１００ｎｍ未満の酸化亜鉛粒子が疎に凝集して二次粒子を形成している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の結果について説明する説明図である。
【図２】ＺｎＯを担持していない活性炭繊維の拡大写真（図面代用写真）である。
【図３】ＺｎＯを担持した活性炭繊維の拡大写真（図面代用写真）である。
【図１】
2005296766.tif 000002
【図２】
2005296766.tif 000003
【図３】
2005296766.tif 000004