(57)【要約】【課題】金属微粒子担持の耐久性が高く、製造コストが安価で且つ容易に製造することができる光触媒担持体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる光触媒担持体１は、基体３と、基体表面に形成した光触媒層５と、光触媒層表面に設けた金属担持光触粒子７を備えており、金属担持光触媒７は粒状光触媒９に金属粒子１１を担持して形成している。【選択図】図１
2012139613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、基体表面に形成した光触媒層と、光触媒層表面に設けた金属担持光触媒粒子とを備えることを特徴とする光触媒担持体。
【請求項２】
光触媒層は二酸化チタン層であり、金属担持光触媒粒子は銀を担持した粒子状二酸化チタンであることを特徴とする光触媒担持体。
【請求項３】
基体表面に光触媒層を形成する第１工程と、光触媒の有機化合物前駆体と金属塩とをアルコール及び水の少なくとも一方を含む溶媒に混合し、水熱処理することにより金属担持光触媒の粉末を得る第２工程と、第２工程で得た粉末を第１工程で得た光触媒層表面に付与する第３工程とを備えることを特徴とする光触媒担持体の製造方法。
【請求項４】
第３工程では、第２工程で得た金属担持光触媒の粉末の分散液を、第１工程の光触媒層表面に供給し、次に焼成したことを特徴とする請求項３に記載の金属担持光触媒の製造方法。
【請求項５】
第２工程において、光触媒の有機化合物前駆体はブチルチタネートであり、金属塩は硝酸銀であることを特徴とする請求項４に記載の金属担持光触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体表面に光触媒を担持した光触媒担持体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、銀（Ａｇ）等の金属微粒子を二酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒に担持することで、硫黄を含む化合物（メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル等）の脱臭性能を向上させることが公知である。かかる金属担持光触媒の製造方法として、特許文献１には、セラミックフォーム（基体）表面に二酸化チタン膜を形成し、二酸化チタン膜を形成したセラミックフォームを銀イオン溶液に含浸後、還元雰囲気中で焼成をすることで、図２に示すように、基体３の表面に形成した二酸化チタン層５の表面に金属微粒子１１を点在させた金属担持光触媒の製造方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、セラミック多孔体（基体）を酸化チタンゾル液に浸漬した後焼成し、この焼成体を銀コロイドの分散液に浸漬した後に、乾燥させて銀微粒子を担持した金属担持光触媒の製造方法が開示されている。この特許文献２の技術においても、図２に示すように、基体３の表面に形成した二酸化チタン層５の表面に金属微粒子１１を点在させる構成としている。
【０００４】
特許文献３には、二酸化チタンの微粒子を分散した水と、銀のコロイド水溶液とを混合した後、生成物をろ過膜で分離して得る金属担持光触媒の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７３５７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１１３５４号公報
【特許文献３】特公平６−８７９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献２の技術では、図２に示すように、光触媒層５を形成後に、その層５の表面に金属微粒子１１を担持する構成であるから、金属微粒子１１が化学的に不安定であると共に、空気中で酸化されやすいという問題がある。更に、金属微粒子１１は光触媒層５の表面に担持しているだけであるから脱落しやすく、耐久性に劣るという問題がある。
【０００７】
更に、特許文献３の技術では、高価な金属粒子コロイド溶液を用いているので、コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、金属微粒子担持の耐久性が高く、製造コストが安価で且つ容易に製造することができる光触媒担持体及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光触媒担持体１は、図１に示すように、基体３と、基体表面に形成した光触媒層５と、光触媒層５の表面に設けた金属担持光触媒粒子７とを備えることを特徴とする。
【００１０】
基体３は、樹脂材、セラミックス、金属等が用いられ、特に制限はないが、ゼオライトや多孔質のセラミックスが好ましい。多孔質のセラミックスは、例えば、アルミナ粉末を溶媒に分散したスラリーをウレタンフォームに含浸させた後、焼成してウレタンを焼き抜くことにより、アルミナからなるセラミックスフォームを得ることができる。セラミックスの材質としては、アルミナに限らず、炭化珪素、シリカ、ジルコニア等があり、又はこれらの混合タイプでも良い。
【００１１】
金属担持光触媒粒子７は、粒状光触媒９の表面に金属微粒子１１を担持したものであり、金属微粒子１１は硫化水素などの硫黄化合物を寄せ付ける能力を持ち、粒状光触媒９が金属微粒子１１を担持することで、硫化水素の吸着能力が高められる。特に、金属微粒子１１が銀粒子であり、粒状光触媒９が二酸化チタンである場合には、硫化水素の吸着能力が高い。
【００１２】
更に、金属担持光触媒粒子７に、紫外光を照射した際に生じた励起電子は、金属微粒子１１に拡散することになるので、光触媒に金属微粒子を担持することは、励起電子と電子ホールとの電荷分離を高めさせ、硫化水素に対する分解性能が高められる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に係る光触媒担持体の製造方法であって、基体表面に光触媒層を形成する第１工程と、光触媒の有機化合物前駆体と金属塩とをアルコール及び水の少なくとも一方を含む溶媒に混合し、水熱処理することにより金属担持光触媒の粉末を得る第２工程と、第２工程で得た粉末を第１工程で得た光触媒層表面に付与する第３工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第２工程の水熱温度は、高すぎても低すぎても金属微粒子イオンを還元しにくくなるので、水熱温度は２５０℃以下が望ましく、更に望ましくは、１５０℃〜１８０℃である。
【００１５】
水熱処理で得た粉末の金属担持光触媒は、次に熱処理することが望ましい。熱処理は、特定雰囲気は必要なく、空気中でも良い。
熱処理温度は、特に制限はなく、得られる結晶の制御によっても異なるが、例えば、４００℃〜７００℃である。光触媒が二酸化チタンの場合は、熱処理温度が４００℃、５００℃では二酸化チタンの結晶型がアナターゼであり、６００℃、７００℃では、アナターゼとルチルとの混合型、又はルチルである。
【００１６】
第２工程における光触媒の有機化合物前駆体は、光触媒金属とアルコール等の反応によって得られるものであり、例えば、光触媒金属成分がチタンの場合には、ブチルチタネート、プロピルチタネート、トリエタノールアミンチタネート等がある。
【００１７】
光触媒金属成分としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｒ及びＺｎ等がある。
【００１８】
金属担持光触媒７が担持する金属微粒子１１としては、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ等があるが、Ａｇ（銀）が好ましく用いられる。
【００１９】
第２工程で用いられる溶媒は、アルコール、水、アルコールと水との混合物のいずれかが用いられる。アルコールとしては、特に制限はないが、例えば、エタノール、メタノール、ブチルアルコール等がある。
【００２０】
例えば、ブチルチタネート、硝酸銀をそれぞれＴｉＯ２、Ａｇイオンの出発原料とし、エタノールまたは水は溶媒をとし、混合溶液を水熱させることにより、ブチルチタネートを分解しＴｉＯ２を合成するとともに、ＡｇイオンをＡｇに還元してＴｉＯ２粒子表面に析出する。尚、水熱方法で得たＡｇ担持ＴｉＯ２粉末を更に熱処理することで、Ａｇ担持ＴｉＯ２粉末を製造することが好ましい。
【００２１】
第３工程は、第２工程で得た粉末の分散液を吹き付けたり、第２工程で得た粉末の分散液に浸漬したり、分散液を塗りつけたりした後、乾燥又は焼成する。好ましくは、第２工程で得た粉末の分散液を光触媒層５の表面に吹き付け、その後焼成する。
【００２２】
第２工程で得た粉末の分散液は、金属担持光触媒粉末をエタノール中に超音波分散させた後、水に加え必要な濃度まで希釈する方法で製造する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、硫黄を含む化合物に対する吸着及び酸化分解性能が高い光触媒担持体を提供できると共に、金属担持の耐久性が高く、製造コストが安価で且つ製造が容易な光触媒担持体及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる光触媒担持体の断面図である。
【図２】従来の光触媒担持体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
第１工程
大きさ７５×７５×８ｍｍ、空孔径２〜３ｍｍのアルミナフォームを酸化チタンゾルに浸漬し、引き上げた後、余分な酸化チタンゾルをブロアで取除き、大気中４００℃で焼成し、酸化チタンのコーティング層を持ったセラミックフォームを得た。
【００２６】
第２工程
０．２ｇのＡｇＮＯ３と１．５ｍｌブチルチタネートを２５ｍｌのエタノールに混合させ、その後、１００ｍｌテフロン内壁のＳＵＳ密閉容器に入れ、１６０℃で２４ｈ（時間）水熱した。
沈殿物質は黒い粉末だった。沈殿物質をエタノールと水で繰り返し洗浄・濾過した後一晩８０℃で乾燥した。次いで、空気中に５００℃で２ｈ熱処理した。得た黒粉末は、Ｘ線回析でアナターゼ型のＴｉＯ２ナノ粒子とＡｇナノ粒子から構成していたことを確認した。ＳＥＭ測定から、Ａｇナノ粒子はＴｉＯ２ナノ粒子表面に担持し、ＴｉＯ２粒子は１５〜２０ｎｍ、Ａｇ粒子は５〜１０ｎｍであった。
【００２７】
第３工程
０．２ｇのＡｇ担持酸化チタン粒子の黒粉末を２５ｍｌのエタノール液に入れ、超音波で１０分間分散させた後、２５ｍｌの水を加えさらに５分間超音波を掛け、Ａｇ担持酸化チタン粒子の分散液を得た。
そして、酸化チタンのコーティング層を持ったセラミックフォームにＡｇ担持酸化チタン粒子の分散液を吹付け、次いで、４００℃で焼成し、Ａｇ担持光触媒セラミックフォームを得た。
【００２８】
Ａｇ担持光触媒セラミックフォームの構成は、ＳＥＭ観察したところ、基体から表に向け、中心はアルミナセラミック基体、その基体の上は約１〜１０μｍの酸化チタン層、その層の表面には直径約０．１〜０．５μｍの凝集したＡｇ担持酸化チタン粒子が島状に分散していた。
【００２９】
（評価試験）
Ｈ２Ｓを硫黄化合物代表として、実施例で得たＡｇ担持光触媒セラミックフォームはＨ２Ｓに対する吸着能力、酸化分解能力をガスバック法で評価した。
大きさ７５×７５×８ｍｍ、空孔径２〜３ｍｍのＡｇ担持アルミナフォームを評価サンプルとした。３Ｌ（リットル）のテドラーバッグに評価サンプルを入れ、Ｈ２Ｓ濃度３０ｐｐｍを含有する空気を吸着平衡でＨ２Ｓ濃度２０〜２５ｐｐｍに安定するまで繰り返し、３Ｌのサンプルバッグに充填し、Ｈ２Ｓに対してサンプルの吸着値を計算した。
Ｈ２Ｓ濃度２０−２５ｐｐｍに安定なると、０．６ｍＷ／ｃｍ２で３６５ｎｍの紫外光を照射し、Ｈ２Ｓの分解速度を求めた。尚、Ｈ２Ｓ濃度はガスクロマトグラフィで測定した。
【００３０】
比較品として、Ａｇ担持酸化チタン粉末を吹き付けずに酸化チタンコーティングのみを施したアルミナセラミックフォームを用いた。比較品の大きさと空孔径は評価サンプルと同じだった。
【００３１】
比較品のＨ２Ｓの吸着能力は、２０．４ｍｇＨ２Ｓ／ｇＴｉＯ２、Ｈ２Ｓ酸化分解速度は
１．５ｐｐｍ／ｍｉｎであった。
一方、評価サンプルはＨ２Ｓの吸着能力は６３．８ｍｇＨ２Ｓ／ｇＴｉＯ２、比較品の３．１倍であった、Ｈ２Ｓ酸化分解速度は４．５ｐｐｍ／ｍｉｎ、比較品の３．０倍であった。
【００３２】
この評価試験結果から明らかなように、本発明によれば、硫黄を含む化合物に対する吸着及び酸化分解性能が高い金属担持光触媒提供できた。また、本発明にかかる金属担持光触媒は、先行技術文献１及び２のように光触媒層の表面に金属微粒子を担持するものではないので、金属担持の耐久性が高く、しかも先行技術文献３のように金属粒子コロイド液を用いないので製造コストが安価で且つ製造が容易であった。
【図１】
2012139613.tif 000003
【図２】
2012139613.tif 000004