(57)【要約】  本発明は、光触媒と吸着剤材料とを含む光触媒組成物を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒と、
吸着剤材料と、
を含む光触媒組成物。
【請求項２】
前記吸着剤材料が固体酸および／または固体塩基を含む、
請求項１に記載の光触媒組成物。
【請求項３】
前記吸着剤材料がＺｒＯ２、活性炭、およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の光触媒組成物。
【請求項４】
さらに助触媒を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項５】
前記光触媒がＷＯ３を含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項６】
前記助触媒がＺｒＯ２またはＣｅＯ２を含む、
請求項４に記載の光触媒組成物。
【請求項７】
前記助触媒がセリウムを含む、
請求項４に記載の光触媒組成物。
【請求項８】
前記助触媒がＣｅＯ２を含む、
請求項４に記載の光触媒組成物。
【請求項９】
前記光触媒が少なくとも１つの天然に存在する元素をドープされている、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項１０】
前記光触媒が遷移金属、遷移金属酸化物、または遷移金属水酸化物を担持する、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項１１】
前記遷移金属がＣｕ、Ｆｅ、またはＮｉである、
請求項１０に記載の光触媒組成物。
【請求項１２】
前記光触媒が貴金属、貴金属酸化物、または貴金属水酸化物を担持する、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項１３】
前記貴金属がＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、またはＲｈである、
請求項１２に記載の光触媒組成物。
【請求項１４】
前記助触媒がバインダーを含む、
請求項４および６〜８のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項１５】
前記光触媒組成物がトリメチルアミンを光触媒的に分解する能力がある、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光触媒組成物。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光触媒組成物を含む、光触媒層。
【請求項１７】
さらに基材を含み、
前記光触媒組成物の少なくとも一部分が前記基材表面に接触する、
請求項１６に記載の光触媒層。
【請求項１８】
前記光触媒組成物または前記光触媒層が塩基性ガスおよび／または酸性ガスを除去するために用いられる、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光触媒組成物または請求項１６もしくは１７に記載の光触媒層の使用。
【請求項１９】
前記塩基性ガスがトリメチルアミンを含む、
請求項１８に記載の使用。
【請求項２０】
前記酸性ガスが酢酸を含む、
請求項１８に記載の使用。
【請求項２１】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光触媒組成物を形成することと、前記光触媒組成物を基材に適用することとを含む、
光触媒層の製造方法。
【請求項２２】
光触媒層の製造方法であって、
光触媒とＣｅＯ２と分散媒とを含む分散液を生成することにおいて、前記光触媒と前記ＣｅＯ２と吸着剤のモル分率が、２０〜５０モル％の光触媒、２０〜５０％のＣｅＯ２、及び５〜６０モル％の吸着剤材料であることと、
前記分散液を基材に適用することと、
前記分散液から実質的に全ての前記分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで前記分散液および前記基材を加熱することと、
を含む、製造方法。
【請求項２３】
前記光触媒と前記ＣｅＯ２と前記吸着剤とのモル比が、約１：１：０．２５から約１：１：２である、
請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光触媒組成物を含む、セルフクリーニング材料。
【請求項２５】
前記光触媒組成物がガラス、壁板、石材、石造建築物、金属、木材、プラスチック、他のポリマー製表面、コンクリート、繊維、布、糸、またはセラミックに適用される、
請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記光触媒組成物が蒸着、化学蒸着、物理蒸着、ラミネーション、プレス処理、ローラー処理、ソーキング、溶融、糊付、ゾル−ゲル成膜、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、ブラシコーティング、スパッタリング、溶射、フレーム溶射、プラズマ溶射、高速酸素−燃料溶射、原子層堆積、コールドスプレー、またはエアロゾルデポジションによって適用される、
請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
これらの態様は光触媒化合物に関する。他の態様は吸着剤成分を有する光触媒化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光活性化光触媒はセルフクリーニング、空気および水の清浄化、ならびに多くの他の興味深い適用に使用され得、通常はいずれかの使用後の再生不能エネルギーコストもない。これは、光触媒が太陽放射または屋内および屋外照明のような利用可能な環境光を用いて（染料、揮発性有機化合物、およびＮＯｘのような）汚染物質を分解できるからである。（ＬＥＤおよびＯＬＥＤのような）無ＵＶ屋内照明の予期される急速な採用によって、屋内の適用に（例えば家庭、公共、および商業スペース、特に航空機、公共建築物などのような閉鎖スペースにおいて室内空気をクリーン化することに）可視光活性化光触媒を使用するための方途を見出すことが急務である。その上、抗菌表面およびセルフクリーニング材料のための追加の適用はフードサービス、輸送、ヘルスケア、および接客セクターに広い適用性を有し得る。
【０００３】
一般的に、光触媒コーティングは、主としてベースの光触媒材料の低い固有の活性および多くの場合に用いられるバインダーとのそれらの不適合性が原因で、低い光触媒活性を見せる。それゆえに、所望の光触媒レベルおよび透明度を見せる光触媒コーティングおよび／または層の需要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
光触媒と助触媒と吸着剤材料とを包含する光触媒組成物は種々の光触媒の適用に有用であり得る。加えて、助触媒は、光触媒と助触媒との組み合わせが光触媒単独よりも活性になるように光触媒の光触媒活性を改善し得る。さらにその上に、光触媒コーティングへの助触媒の組み込みはコーティング材料の透明度および光触媒活性を改善することを助け得る。加えて、吸着剤はトリメチルアミンに対する光触媒活性を改善し得る。
【０００５】
いくつかの態様においては光触媒組成物が記載され、光触媒組成物は光触媒と吸着剤材料とを含む。いくつかの態様において、吸着剤材料は固体酸および／または固体塩基を含む。いくつかの態様において、固体酸はＺｒＯ２を含む。いくつかの態様において、固体塩基は活性炭および／またはＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの態様において、吸着剤材料はＺｒＯ２、活性炭、およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。いくつかの態様において、光触媒組成物はさらに助触媒を含み得る。いくつかの態様において、光触媒はＷＯ３を含み得る。いくつかの態様において、助触媒はＺｒＯ２および／またはＣｅＯ２を含み得る。いくつかの態様において、助触媒はセリウムを含み得る。いくつかの態様において、助触媒はＣｅＯ２を含み得る。いくつかの態様において、光触媒は、少なくとも１つの天然に存在する元素をドープされ得る。いくつかの態様において、光触媒は遷移金属、遷移金属酸化物、および／または遷移金属水酸化物を担持し得る。いくつかの態様において、遷移金属はＣｕ、Ｆｅ、および／またはＮｉであり得る。いくつかの態様において、光触媒は貴金属、貴金属酸化物、および／または貴金属水酸化物を担持し得る。いくつかの態様において、貴金属はＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、および／またはＲｈであり得る。いくつかの態様において、助触媒はバインダーを含み得る。いくつかの態様において、組成物は、トリメチルアミンを光触媒的に除去、それに接着、および／またはそれを分解する能力があり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料はトリメチルアミン吸着剤材料であり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料は活性炭および／または酸化Ｚｒであり得る。いくつかの態様においては、光触媒層が記載され、光触媒層は上に記載されている光触媒組成物のいずれかまたは全てを含み得る。いくつかの態様において、光触媒層はさらに基材を含み得、光触媒組成物の少なくとも一部分は基材表面に接触する。いくつかの態様においては、上述の光触媒組成物または上述の光触媒層の使用が記載され、光触媒組成物または光触媒層は塩基性ガスおよび／または酸性ガスを除去するために用いられる。いくつかの態様において、塩基性ガスはトリメチルアミンを含む。いくつかの態様において、酸性ガスは酢酸を含む。
【０００６】
いくつかの態様においては、光触媒層の製造方法が記載され、該方法は、上に記載されている組成物を形成することと、組成物を基材に適用することとを含み得る。いくつかの態様においては、光触媒層の製造方法が記載され、該方法は、光触媒とＣｅＯ２と分散媒とを含む分散液を生成することにおいて、光触媒とＣｅＯ２と吸着剤とのモル分率が、２０〜５０モル％の光触媒、２０〜５０モル％のＣｅＯ２、及び５〜６０モル％の吸着剤材料であることと、分散液を基材に適用することと、分散液から実質的に全ての分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで分散液および基材を加熱することと、を含む。いくつかの態様において、光触媒とＣｅＯ２と吸着剤とのモル比は約１：１：０．２５から約１：１：２である。
【０００７】
いくつかの態様においては、光触媒層の製造方法が記載され、該方法は、上に記載されている組成物を形成することと、組成物を基材に適用することとを含み得る。いくつかの態様においては、光触媒層の製造方法が記載され、該方法は、光触媒とＺｒＯ２と分散媒とを含む分散液を生成することにおいて、光触媒と吸着剤とのモル分率が、２０〜８０モル％の光触媒および８０〜２０モル％の吸着剤材料であることと、分散液を基材に適用することと、分散液から実質的に全ての分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで分散液および基材を加熱することと、を含む。いくつかの態様において、光触媒と吸着剤とのモル比は約１：１から約１：４である。いくつかの態様においては、セルフクリーニング材料が記載され、セルフクリーニング材料は本明細書に記載される光触媒組成物を含み得る。いくつかの態様においては、方法が記載され、光触媒組成物がガラス、壁板、石材、石造建築物、金属、木材、プラスチック、他のポリマー製表面、コンクリート、繊維、布、糸、またはセラミックに適用され得る。いくつかの態様において、光触媒組成物は蒸着、化学蒸着、物理蒸着、ラミネーション、プレス処理、ローラー処理、ソーキング、溶融、糊付、ゾル−ゲル成膜、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、ブラシコーティング、スパッタリング、溶射、フレーム溶射、プラズマ溶射、高速酸素−燃料溶射、原子層堆積、コールドスプレー、および／またはエアロゾルデポジションによって適用され得る。
【０００８】
これらおよび他の態様が本明細書により詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは光触媒コーティングのある態様の模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは光触媒コーティングの別の態様の模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは光触媒コーティングされた表面のある態様の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは光触媒コーティングされた表面の別の態様の模式図である。
【図３】図３はＴバインダー性能データを例示するグラフである。
【図４】図４は例５〜７の光触媒組成物のアセトアルデヒド分解のプロットである。
【図５】図５は、ＷＯ３およびＴバインダーを種々の比で含む光触媒組成物の１時間でのアセトアルデヒド分解のプロットである。
【図６】図６は、例９〜１５の光触媒組成物のアセトアルデヒド分解のプロットである。
【図７】図７は、４５５ｎｍにおけるさまざまな光強度でのＷＯ３およびＷＯ３／Ｔバインダーのアセトアルデヒド分解のプロットである。
【図８】図８は、１：１モル比で例１６〜３０の助触媒を有するＷＯ３の５時間後のアセトアルデヒド分解のグラフである。
【図９】図９は、例３１〜３５の光触媒組成物のアセトアルデヒド分解のプロットである。
【図１０】図１０は、例３７〜３８の光触媒組成物のトリメチルアミン除去のプロットである。
【図１１】図１１は、例３７〜３８の光触媒組成物のトリメチルアミン除去のプロットである。
【図１２】図１２は、種々のフィルターを用いた酢臭気除去結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
用語「吸着」は、ガス、液体、または溶解した固体からの原子、イオン、または分子が表面に接着する表面現象を言う。このプロセスは、流体（吸収物）が浸透するかまたは液体もしくは固体（吸収剤）によって溶解される吸収とは異なる。吸着は表面系のプロセスであるが、吸収には材料の体積全部が関わる。
【００１１】
用語「吸着質」は、表面への吸着した原子、イオン、または分子の薄いフィルムまたは構造を言う。
【００１２】
用語「吸着剤」は、その上に吸着質が配置される基材を言う。
【００１３】
用語「脱着」は、基材表面への吸着した物質の放出を言う。
【００１４】
用語「トリメチルアミン」は、下に示される構造を包含する化合物を言う。
【００１５】
【化１】
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【００１６】
いくつかの態様においては光触媒組成物が記載され、光触媒組成物は光触媒と吸着剤材料とを含む。いくつかの態様において、吸着剤材料は固体酸および／または固体塩基を含む。いくつかの態様において、固体酸はＺｒＯ２を含む。いくつかの態様において、固体塩基は活性炭および／またはＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの態様において、吸着剤材料はＺｒＯ２、活性炭、およびＡｌ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。いくつかの態様において、組成物はトリメチルアミンを吸着する。いくつかの態様において、組成物はトリメチルアミンを光触媒的に分解する。いくつかの態様において、組成物はトリメチルアミンを吸着し光触媒的に分解する両方である。いくつかの態様において、光触媒組成物はさらに助触媒材料を包含する。いくつかの態様において、吸着剤材料および助触媒材料は同じ材料であり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料および助触媒材料は異なる材料であり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料はトリメチルアミン吸着剤材料であり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料は活性炭および／または酸化Ｚｒであり得る。いくつかの態様において、酸化ジルコニウムはＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）であり得る。いくつかの態様において、酸化ジルコニウムは単斜晶相酸化ジルコニウムであり得る。いくつかの態様において、酸化ジルコニウムは実質的に全て単斜晶相酸化ジルコニウムであり得る。いくつかの態様において、酸化ジルコニウムは単斜晶相酸化ジルコニウムおよび他の相の酸化ジルコニウムの混合物であり得る。いくつかの態様において、混合物は、少なくとも９０％、７５％、および／または５０％単斜晶相酸化ジルコニウムであり得る。
【００１７】
光触媒は、紫外または可視光などの光への曝露の結果として化学反応を活性化またはその速度を変化させ得るいずれかの材料を包含する。いくつかの態様において、光触媒材料は、紫外または可視光を吸収する固体無機半導体などの無機固体であり得る。いくつかの材料について、光触媒反応は、電磁放射の前記の吸収によって光触媒のバルク中に生成した電子正孔対から光触媒の表面上に形成される反応性の（還元および酸化をなし得る）種によるとし得る。いくつかの態様において、光触媒は標準水素電極と比較して約１ｅＶから約０ｅＶ、約０ｅＶから約−１ｅＶ、または約−１ｅＶから約−２ｅＶのエネルギーの伝導を有する。いくつかの光触媒は、標準水素電極と比較して約３ｅＶから約３．５ｅＶ、約２．５ｅＶから約３ｅＶ、または約２ｅＶから約３．５ｅＶ、または約３．５ｅＶから約５．０ｅＶのエネルギーの価電子帯を有し得る。
【００１８】
従来、光触媒は、ＵＶ帯、すなわち３８０ｎｍ未満の波長の光によってのみ活性化され得た。これは、大部分の半導体の広いバンドギャップ（＞３ｅＶ）ゆえである。しかしながら、近年では、適宜材料を選択することまたは既存の光触媒を改変することによって、可視光光触媒が合成されている（Asahi et al., Science, 293: 269-271, 2001およびAbe et al., Journal of the American Chemical Society, 130(25): 7780-7781, 2008）。可視光光触媒は、可視光（例えば、通常では人間の裸眼によって視覚的に検出可能である、例えば波長が少なくとも約３８０ｎｍの光）によって活性化される光触媒を包含する。可視光光触媒は、可視波長に加えて波長が３８０ｎｍよりも下のＵＶ光によってもまた活性化され得る。いくつかの可視光光触媒は、可視範囲の光に対応するバンドギャップ、例えば約１．５ｅＶ超、約３．５ｅＶ未満のバンドギャップ、約１．５ｅＶから約３．５ｅＶ、約１．７ｅＶから約３．３ｅＶ、または１．７７ｅＶから３．２７ｅＶを有し得る。
【００１９】
いくつかの光触媒は、約１．２ｅＶから約６．２ｅＶ、約１．２ｅＶから約１．５ｅＶ、または約３．５ｅＶから約６．２ｅＶのバンドギャップを有し得る。
【００２０】
いくつかの光触媒は、酸化物半導体、例えばＴｉＯ２、ＷＯ３など、およびその改変を包含する。企図される改変はドープおよび／または担持を包含する。光触媒は当業者によって種々の方法によって合成され得、固体反応、燃焼、ソルボサーマル合成、火炎熱分解、プラズマ合成、化学蒸着、物理蒸着、ボールミル処理、および高エネルギー粉砕を包含する。
【００２１】
いくつかの態様において、光触媒は酸化物半導体であり得る。いくつかの態様において、光触媒はチタン（Ｔｉ）化合物、例えばチタン酸化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、オキシハロゲン化物、またはハロゲン化物であり得、＋１、＋２、＋３、＋４、＋５、もしくは＋６の酸化状態もしくは形式電荷、または約＋１から約＋６、約＋２から約＋４、約＋１から約＋２、もしくは約＋４から約＋６の平均酸化状態もしくは形式電荷を有するチタン化合物または酸化物を包含する。
【００２２】
いくつかの態様において、光触媒はタングステン（Ｗ）化合物、例えばタングステン酸化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、オキシハロゲン化物、またはハロゲン化物であり得、＋１、＋２、＋３、＋４、＋５、＋６、＋７、もしくは＋８の酸化状態もしくは形式電荷、または約＋１から約＋８、約＋４から約＋８、約＋６から約＋８、もしくは約＋１から約＋４の平均酸化状態もしくは形式電荷を有するタングステン化合物または酸化物を包含する。
【００２３】
いくつかの態様において、それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、それぞれの酸化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、オキシハロゲン化物、ハロゲン化物、塩、ドープまたは担持化合物であり得る。いくつかの態様において、それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、ＴｉＯ２、ＷＯ３、および／またはＴｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎ、例えば、Ｔｉ：Ｓｎのモル比が約９０：１０から約８０：２０、約８５：１５から約９０：１０、または約８７：１３であるＴｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎであり得る。いくつかの態様において、それぞれのＴｉまたはＷ化合物は、ナノ粉末、ナノ粒子、および／またはそれを含む層であり得る。いくつかの態様において、光触媒は少なくともＷＯ３を含む。いくつかの態様において、光触媒はＴｉＯ２を含み得る。いくつかの態様において、光触媒はアナターゼＴｉＯ２を含み得る。いくつかの態様において、光触媒はＴｉＯｘを包含しない。いくつかの態様において、光触媒はＴｉＯ２を包含しない。
【００２４】
光触媒のいずれかの有用な量が用いられ得る。いくつかの態様において、光触媒材料は組成物の少なくとも約０．０１モル％かつ１００モル％未満である。いくつかの態様において、光触媒材料は組成物の約２０モル％から約８０モル％、約３０モル％から約７０モル％、約４０モル％から約６０モル％、または約５０モル％である。いくつかの態様において、光触媒材料は組成物の約５０モル％から約９５モル％、約２０モル％から約５５モル％、約２５モル％から約５０モル％、例えば約４０モル％（１：１：０．５モル比）および／または約２８％（１：１：１．６モル比）である。いくつかの態様において、光触媒材料は組成物の約２０モル％から約９５モル％、約３０モル％から約７０モル％、約４０モル％から約６０モル％、例えば約８０モル％（１モル＋１モル：０．５モル）および／または５６モル％（１モル＋１モル：１．６モル）である。いくつかの態様において、光触媒材料は組成物の約２０モル％から約５０モル％、約３０モル％から約４０モル％、例えば約３５モル％である（１モル：１．８８モル）。
【００２５】
ＴｉＯ２およびＷＯ３化合物、例えばナノ粉末は多くの異なる方法によって調製され得、熱プラズマ（直流であり、高周波誘導結合プラズマ（ＲＦ−ＩＣＰ）を包含する）、ソルボサーマル、固体反応、熱分解（スプレーおよび火炎）、および燃焼を包含する。参照によってその全体として本明細書に包含される米国特許８，００３，５６３に記載されている高周波誘導結合プラズマ（例えば熱）法は、低いコンタミネーション（電極なし）、高い生産速度、および気体、液体、または固体形態どれかの前駆体の簡単な適用ゆえに有用であり得る。ゆえに、高周波誘導結合プラズマプロセスが好ましい。例えば、ＷＯ３ナノ粉末を調製するときには、水中のメタタングステン酸アンモニウムの分散液（水中の５〜２０ｗｔ％固体）が、二流体アトマイザーを用いてプラズマ体積中にスプレーされ得る。好ましくは、前駆体は水中に約２０ｗｔ％固体まで存在し得る。プラズマは、約２５ｋＷプレートパワーでアルゴン、窒素、および／または酸素ガスによって作動させられ得る。それから、プラズマからの凝縮蒸気から形成された粒子がフィルター上に回収され得る。いくつかの態様において、ＢＥＴを用いて測定される粒子表面積は約１ｍ２／ｇから約５００ｍ２／ｇ、約１５ｍ２／ｇから３０ｍ２／ｇ、または約２０ｍ２／ｇの範囲である。いくつかの態様において、得られたＷＯ３は約２００℃から約７００℃または約３００℃から約５００℃に加熱され得る。
【００２６】
いくつかの態様において、光触媒は、少なくとも１つの天然に存在する元素、例えば非貴ガス元素をドープされ得る。ドープされる元素は、一般的には合成中に追加される前駆体として提供され得る。ドープされる元素は、例えば結晶格子の明確な位置において置換されてまたはさもなければ結晶中において格子間に包含されて、ＴｉまたはＷ化合物の結晶格子に組み込まれる元素であり得る。いくつかの態様において、ドーパントは１つ以上の元素から選択され得、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓのようなアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのようなアルカリ土類金属、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、（Ｗ系化合物では）Ｔｉ、（Ｔｉ系化合物では）Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＮｉのような遷移金属、ランタニドおよびアクチニド金属、ハロゲン、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＴｉを包含するＩＩＩ族元素（増大する原子番号に従って元素が配列されたドミトリ・メンデレーエフ／ロータル・マイヤー式の現代の周期表から）、Ｃａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎを包含するＩＶ族元素、Ｎ、Ｐ、ＢｉのようなＶ族元素、ならびにＳおよびＳｅのようなＶＩ族元素を包含する。いくつかの態様において、光触媒は、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｆ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、およびＦｅから選択される少なくとも１つの元素をドープされ得る。いくつかの態様において、光触媒は自己ドープされ得、例えばＴｉＯ２マトリックス中のＴｉ４＋の代わりにＴｉ３＋である。好適にドープされた光触媒材料の詳細は米国仮特許出願Ｎｏ．６１／５８７，８８９に発表されており、これはその全体として参照によってここに組み込まれる。
【００２７】
いくつかの態様において、光触媒材料は、ｎ型ＵＶ光触媒材料、ｎ型可視光光触媒材料、ｐ型ＵＶ光触媒材料、および／またはｐ型可視光触媒材料の１つ以上を含み得る。いくつかの態様において、ｎ型可視バンドギャップ半導体は任意にＷＯ３であり得る。いくつかの態様において、ｎ型ＵＶ光触媒材料は任意にＴｉＯ２であり得る。
【００２８】
いくつかの態様において、光触媒は少なくとも１つの金属を担持し得る。担持される元素は、含浸（Liu, M., Qiu, X., Miyauchi, M., and Hashimoto, K., Cu(II) Oxide Amorphous Nanoclusters Grafted Ti3+ Self-Doped TiO2: An Efficient Visible Light Photocatalyst. Chemistry of Materials, published online 2011）、光還元（Abe et al., Journal of the American Chemical Society, 130(25): 7780-7781, 2008）、およびスパッタリングのようなポスト合成方法論によって提供され得る。好ましい態様として、光触媒上に金属を担持させることは米国特許公開番号ＵＳ２００８／０２４１５４２に記載されているように実施され得、これは参照によってその全体としてここに組み込まれる。いくつかの態様において、担持される元素は貴金属元素から選択される。いくつかの態様において、担持される元素は少なくとも１つの貴金属元素、酸化物、および／または水酸化物から選択され得る。いくつかの態様において、貴金属元素はＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、またはそれらの酸化物および／もしくは水酸化物から選択され得る。いくつかの態様において、担持される元素は、遷移金属、それらの酸化物および／または水酸化物から選択される。いくつかの態様において、担持される元素は、ＦｅおよびＣｕおよびＮｉまたはそれらの酸化物および水酸化物から選択される。いくつかの態様において、担持される元素は、元素の異なる族から選ばれ得、少なくとも１つの遷移金属および少なくとも１つの貴金属、またはそれらのそれぞれの酸化物および水酸化物を包含する。
【００２９】
助触媒は、光触媒の光触媒特性を向上させる材料を包含する。助触媒は本文書においては総称的にＴバインダーともまた言われ得る。いくつかの態様において、助触媒は触媒性能を改善し得る。例えば、助触媒は触媒反応の速度を少なくとも約１．２、少なくとも約１．５、少なくとも約１．８、少なくとも約２、少なくとも約３、または少なくとも約５倍増大させ得る。触媒反応の速度を定量する１つの方法は、アセトアルデヒドなどの有機化合物の分解の速度を決定することを包含し得る。例えば、アセトアルデヒドの濃度が１時間後にその元の値の８０％まで、または２０％だけ光触媒的に減少する場合には、約２という触媒反応の速度の増大は、アセトアルデヒドの量が１時間後にその元の値の６０％まで、または４０％だけ減少することをもたらすであろう。触媒反応の速度は、光触媒反応が開始して約０．５時間、１時間、１．５時間、２時間、２．５時間、３時間、または５時間後などの所与の時点において、組成物を原因とするアセトアルデヒドなどの化合物の減少として測定され得る。
【００３０】
いくつかの助触媒は、光触媒の伝導帯からの電子移動によって還元される能力がある化合物または半導体であり得る。例えば、助触媒は光触媒の伝導帯よりも低いエネルギーを有する伝導帯を有し得るか、または助触媒は光触媒の伝導帯よりも低いエネルギーを有する最低非占有分子軌道を有し得る。半導体のバンドまたは分子軌道を別のバンドまたは分子軌道と比較するために「より低いエネルギー」および「より高いエネルギー」などの用語が用いられるときには、これは、より低いエネルギーのバンドまたは分子軌道に移動するときに電子がエネルギーを損失し、より高いエネルギーの分子軌道のバンドに移動するときに電子がエネルギーを獲得するということを意味する。
【００３１】
助触媒であるいくつかの金属酸化物はＯ２を還元する能力があると考えられる。例えば、ＣｅＯ２は電子移動によってＯ２ガスを還元し得ると考えられる。そうする際には、Ｃｅ３＋が電子をＯ２に移動させ、結果としてＣｅ４＋に変換されると考えられる。光触媒組成物において、光触媒は電子をＣｅＯ２に移動させ得、それゆえにＣｅ４＋をＣｅ３＋に変換し、それからＣｅ３＋はＯ２を還元し得る。Ｃｅ３＋は、ＣｅＯ２およびＯ２ならびにスーパーオキシドラジカルイオンが関わる平衡プロセスの結果としてもまた存在し得る。かかる平衡プロセスにおけるＯ２およびスーパーオキシドラジカルイオンは、固体ＣｅＯ２の表面に吸着されるか、または大気中に存在し得る。Ｃｅ３＋は、意図的に追加されるかまたは不純物として存在し得る異なる酸化状態のセリウム種との酸化および還元反応の結果としてもまた存在し得る。
【００３２】
いくつかの助触媒は大気中Ｏ２をスーパーオキシドラジカルイオンに変換する能力があり得る。例えば、ＣｅＯ２は大気中酸素をスーパーオキシドラジカルイオンに変換する能力がある。上に記載されている平衡および／または電子移動プロセスのいくつかがＣｅＯ２のこの特性に寄与し得ると考えられる。かかる変換は種々の条件、例えば周囲条件下で起こり得、例えば、通常の大気中酸素濃度、例えば約１０％から約３０％、約１５％から約２５％、または約２０％酸素のモル濃度、周囲温度、例えば約０℃から約１０００℃、約０℃から約１００℃、約１０℃から約５０℃、または約２０℃から約３０℃、および圧力、例えば約０．５ａｔｍから約２ａｔｍ、約０．８ａｔｍから約１．２ａｔｍ、または約１ａｔｍを包含する。かかる変換は、上昇または低下した温度、圧力、または酸素濃度下でもまた起こり得る。Ｏ２を還元するまたは大気中Ｏ２をスーパーオキシドラジカルイオンに変換する能力があり得る他の材料は、種々の他の材料、例えばＣｅｘＺｒｙＯ２（ｘ：ｙ＝０．９９〜０．０１である）、ＢａＹＭｎ２Ｏ５＋δ、およびランタニドドープＣｅＯ２を包含し、ＣｅｘＺｒｙＬａｚＯ２、ＣｅｘＺｒｙＰｒｚＯ２、およびＣｅｘＳｍｙＯ２を包含する。
【００３３】
いくつかの態様において、助触媒は無機であり得る。いくつかの態様において、無機助触媒はバインダーであり得る。いくつかの態様において、助触媒は金属二酸化物などの酸化物であり得、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、または同類を包含する。
【００３４】
いくつかの態様において、助触媒はＣｅＯ２を含み得る。いくつかの態様において、助触媒は少なくともＣｅＯ２を含み得る。いくつかの態様において、助触媒は吸着剤材料と同じ材料であり得る。いくつかの態様において、助触媒はＺｒＯ２であり得る。いくつかの態様において、助触媒はＺｒＯ２以外の第２の材料であり得る。いくつかの態様において、第２の材料はＣｅＯ２を含み得る。いくつかの態様において、助触媒はアナターゼＴｉＯ２、ルチルＴｉＯ２、アナターゼおよびルチルＴｉＯ２の組み合わせ、またはＣｅＯ２を含む。いくつかの態様において、助触媒はＴｉＯ２を含む。いくつかの態様において、助触媒はアナターゼＴｉＯ２を含む。いくつかの態様において、助触媒はＣｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、またはＳｉＯ２を包含しない。いくつかの態様において、助触媒はＣｒ２Ｏ３を包含しない。いくつかの態様において、助触媒はＣｅＯ２を包含しない。いくつかの態様において、助触媒はＡｌ２Ｏ３を包含しない。いくつかの態様において、助触媒はＳｉＯ２を包含しない。
【００３５】
いくつかの態様において、助触媒はＲｅｒＥｔＯｓ、ＲｅｒＥｔＯ、またはＲｅｒＥｔＯ２であり得、Ｒｅは希土類元素であり、Ｅは元素または元素の組み合わせであり、Ｏは酸素であり、ｒは１から２、例えば約１から約１．５または約１．５から約２であり、ｓは２から３、例えば約１または約２であり、ｔは０から３、例えば約０．０１から約１、約１から約２、または約２から約３である。いくつかの態様において、助触媒はＲｅｒＯｓであり得、Ｒｅは希土類金属であり得、ｒは１超もしくはそれに等しくかつ２未満もしくはそれに等しくあり得るか、または１および２の間であり得、ｓは２超もしくはそれに等しくかつ３未満もしくはそれに等しくあり得るか、または２および３の間であり得る。好適な希土類元素の例は、スカンジウム、イットリウム、ならびにランタニドおよびアクチニド系列元素を包含する。ランタニド元素は原子番号５７から７１の元素を包含する。アクチニド元素は原子番号８９から１０３の元素を包含する。いくつかの態様において、助触媒はＣｅｘＺｒｙＯ２であり得、ｙ／ｘ比＝０．００１から０．９９９である。いくつかの態様において、助触媒は、セリウム、例えば酸化セリウムを包含し得、＋１、＋２、＋３、＋４、＋５、もしくは＋６の酸化状態もしくは形式電荷、または約＋１から約＋６、約＋２から約＋４、約＋１から約＋２、もしくは約＋４から約＋６の平均酸化状態もしくは形式電荷を有する酸化セリウムを包含する。いくつかの態様において、助触媒はＣｅＯａであり得る（ａは２以下である）。いくつかの態様において、助触媒はＣｅＯであり得る。いくつかの態様において、助触媒は酸化セリウム（ＣｅＯ２）であり得る。
【００３６】
いくつかの態様において、助触媒は、Ｓｎ、例えば助触媒のモルの総数に基づいて約１モル％から約５０モル％、約５モル％から約１５モル％、または約１０モル％のＳｎをドープしたＣｅＯ２である。
【００３７】
いくつかの態様において、光触媒はＷＯ３であり得、助触媒はＣｅＯａであり得る（ａは２以下である）。
【００３８】
いくつかの態様において、助触媒はケギンユニット、例えばリンモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３［ＰＭｏ１２Ｏ４０］）、１２−リンタングステン酸、ケイタングステン酸、およびリンモリブデン酸であり得る。ケギンユニットの総体的な安定性はアニオン中の金属が難なく還元されることを許す。溶媒、溶液の酸性度、およびα−ケギンアニオン上の電荷に応じて、１つまたは複数の電子ステップで可逆的に還元され得る。
【００３９】
いくつかの態様において、光触媒化合物は吸着剤材料を包含し得る。いくつかの態様において、吸着剤材料はトリメチルアミン吸着剤材料であり得る。いくつかの態様において、吸着剤材料は固体酸および／または固体塩基であり、固体酸の例はＺｒＯ２を包含し、固体塩基の例は活性炭および／またはＡｌ２Ｏ３を包含する。
【００４０】
いくつかの態様において、吸着剤材料は酸素を含む官能基を含む。いくつかの態様において、吸着剤材料はブレンステッド塩基を含み得る。いくつかの態様において、トリメチルアミンはブレンステッド酸であり得る。いくつかの態様において、吸着剤はトリメチルアミンにプロトンを供与し得る。いくつかの態様において、もたらされる吸着剤およびトリメチルアミンはイオン相互作用し得る。
【００４１】
いくつかの態様において、ＺｒＯ２はゾルであり得る。いくつかの態様において、吸着剤を光触媒と追加および／または混合することは、Ｚｒゾルを光触媒に追加および／または混合することであり得る。いくつかの態様において、ＺｒＯ２は約１０〜２０、例えば１５ｎｍの粒径を有し得る。いくつかの態様において、ＺｒＯ２は約７０ｍ２／ｇのＢＥＴを有し得る。理論によって限定されることを望まないが、この大きい表面積はより多くのＯＨ基を表面上に有し得、および／またはＺｒＯ２のプロトン供与能がより多くなり得ると考えられる。
【００４２】
いくつかの態様において、光触媒層は本明細書に記載される材料から形成され得る。
【００４３】
理論によって限定されることを望まないが、本発明者は、酸化タングステンと併せたＣｅＯ２が、それらの材料の相対的なバンド位置ゆえに、有用であり得ると考える。さらにその上に、ＣｅＯ２の屈折率が酸化タングステンと実質的に同じ、約９０％から約１１０％であるということは注目に値する。別の態様においては約９５％から約１０５％である。いくつかの態様において、光触媒組成物の高い透明度は、約５０％、６０％、６５％、および／または７０％超の透明度の組成物／層／素子を提供し得る。釣り合った屈折率を原因とする低い散乱損失は、透明な組成物に直接的に寄与する。
【００４４】
光触媒対助触媒のいずれかの有用な比が用いられ得る。いくつかの態様において、光触媒組成物は、約１：５から約５：１、約１：３から約３：１、約１：２から約２：１、または約１：１のモル比（光触媒：助触媒）を有し得る。かかるモル比を有する光触媒組成物はトリメチルアミンなどの塩基性ガスおよび／または酢酸などの酸性ガスを除去するために有用である。
【００４５】
光触媒対助触媒対吸着剤のいずれかの有用な比が用いられ得る。いくつかの態様において、光触媒組成物は、約１：０．２５（１モル光触媒および／または助触媒材料対約０．２５モル吸着剤材料）から約５：１（１モル光触媒および／または助触媒材料対約５モル吸着剤材料）、約１：３（１モル光触媒および／または助触媒材料対約３モル吸着剤材料）から約３：１（３モル光触媒および／または助触媒材料対約１モル吸着剤材料）、約１：２（１モル光触媒および／または助触媒材料対約２モル吸着剤材料）から約２：１（２モル光触媒および／または助触媒材料対約１モル吸着剤材料）、例えば１：０．５（１モル光触媒および／または助触媒材料対約０．５モル吸着剤材料）および／または１：１．６（１モル光触媒および／または助触媒材料対約１．６モル吸着剤材料）のモル比（光触媒および／または助触媒：吸着剤）を有し得る。
【００４６】
いくつかの態様において、組成物は酸化タングステンおよび希土類酸化物を約０．５：１から２：１または約１：１（酸化タングステン：希土類酸化物）のモル比で含み得る。いくつかの態様において、希土類酸化物は酸化セリウム（ＣｅＯ２）である。いくつかの態様において、光触媒組成物はＷＯ３およびＣｅＯ２を包含し得、約１：５から約５：１、約１：３から約３：１、約１：２から約２：１、または約１：１のモル比（ＷＯ３：ＣｅＯ２）を有する。
【００４７】
図１Ａは、本明細書に記載される素子のいくつかの態様の構造の模式図である。光触媒組成物１００は光触媒材料１０２およびトリメチルアミン吸着剤材料１０４から形成されている。トリメチルアミン吸着剤材料の吸着剤活性は暗所で起こり得る。光波１０６は光触媒組成物１００の外部のソース１０８からそれを通る方向に発せられて、光触媒活性をもたらし得る。いくつかの態様においては、光触媒素子が提供され、素子は前述の光触媒組成物１００を含む。いくつかの態様において、素子は層であり得る。いくつかの態様において、素子は基材上に配置されたコーティングであり得る。
【００４８】
図１Ｂは、本明細書に記載される素子のいくつかの態様の構造の模式図である。光触媒組成物１００は光触媒材料１０２、助触媒材料１０３、およびトリメチルアミン吸着剤材料１０４から形成されている。トリメチルアミン吸着剤材料の吸着剤活性は暗所で起こり得る。光波１０６は光触媒組成物１００の外部のソース１０８からそれを通る方向に発せられて、光触媒活性をもたらし得る。いくつかの態様においては、光触媒素子が提供され、素子は前述の光触媒組成物１００を含む。いくつかの態様において、素子は層であり得る。いくつかの態様において、素子は基材上に配置されたコーティングであり得る。
【００４９】
いくつかの態様において、ソース１０８は、光ルミネッセンス（燐光もしくは蛍光）、白熱光、エレクトロまたはケモまたはソノまたはメカノまたはサーモルミネッセンス材料の少なくとも１つを包含する光触媒組成物１００であり得る。燐光材料はＺｎＳおよびケイ酸アルミニウムを包含し得、蛍光材料はＹＡＧ−Ｃｅ、Ｙ２Ｏ３−Ｅｕ、種々の有機染料などのような蛍光体を包含し得る。白熱光材料は炭素、タングステンを包含し得、エレクトロルミネッセンス材料はＺｎＳ、ＩｎＰ、ＧａＮなどを包含し得る。光生成メカニズムのいずれかの他の種類、例えば日光、蛍光灯、白熱灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）系照明、ナトリウム灯、ハロゲンランプ、水銀灯、貴ガス放電、および火炎が、光触媒反応を開始させるためのエネルギーを提供するために十分であろうということは当業者には明らかであろう。
【００５０】
図２Ａは、本明細書に記載される素子のいくつかの態様のシステム２００の模式図である。いくつかの態様においては、基材２０４と光触媒組成物１００とを包含する光触媒素子２０２が提供され、組成物は少なくとも１つの光触媒材料１０２とトリメチルアミン吸着剤材料１０４とを包含し、少なくとも部分的に基材２０４に接触する。いくつかの態様において、光触媒組成物１００は基材２０４上に適用または配置され得、光触媒組成物１００の少なくとも一部分は基材２０４の表面２０６またはその一部分に接触する。いくつかの態様において、光触媒材料１０２およびトリメチルアミン吸着剤材料１０４は互いの約０．７５、約０．５０、約０．２０、または約０．０５以内の屈折率を有し得る。例えば、１つの態様において、少なくとも１つの光触媒材料１０２がＷＯ３であり得、助触媒がＣｅＯ２であり得、トリメチルアミン吸着剤材料１０４が二酸化ジルコニウムであり得るところでは、それぞれの屈折率は２．２０、２．３６、および２．１６である。
【００５１】
図２Ｂは、本明細書に記載される素子のいくつかの態様のシステム２００の模式図である。いくつかの態様においては、基材２０４と光触媒組成物１００とを包含する光触媒素子２０２が提供され、組成物は少なくとも１つの光触媒材料１０２と助触媒材料１０３とトリメチルアミン吸着剤材料１０４とを包含し、少なくとも部分的に基材２０４に接触する。いくつかの態様において、光触媒組成物１００は基材２０４に適用されるかまたはその上に配置され得、光触媒組成物１００の少なくとも一部分が基材２０４の表面２０６またはその一部分に接触する。いくつかの態様において、光触媒材料１０２およびトリメチルアミン吸着剤材料１０４は互いの約０．７５、約０．５０、約０．２０、または約０．０５以内の屈折率を有し得る。例えば、１つの態様において、少なくとも１つの光触媒材料１０２がＷＯ３であり得、助触媒１０３がＣｅＯ２であり得、トリメチルアミン吸着剤材料１０４が二酸化ジルコニウムであり得るところでは、それぞれの屈折率は２．２０、２．３６、および２．１６である。
【００５２】
いくつかの態様において、光触媒組成物は、光触媒組成物が光および分解されるべき物質と接触をし得るやり方で基材にコーティングされる。
【００５３】
基材上に配置されることによって、光触媒組成物は別個に形成される層であり得、基材上への配置に先行して形成される。別の態様においては、光触媒組成物１００は、基材表面上に、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着（ＰＶＤ）どれかのような蒸着、ラミネーション、プレス処理、ローラー処理、ソーキング、溶融、糊付、ゾル−ゲル成膜、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、スロットコーティング、ブラシコーティング、スパッタリング、フレーム溶射、プラズマ溶射（ＤＣもしくはＲＦ）を包含する溶射、高速酸素−燃料溶射（ＨＶＯＦ）原子層堆積（ＡＬＤ）、コールドスプレー、またはエアロゾルデポジションによって形成され得る。別の態様において、光触媒組成物は基材の表面に組み込まれ得、例えば表面に少なくとも部分的に埋め込まれる。
【００５４】
いくつかの態様において、光触媒組成物は基材２０４を実質的にカバーする。いくつかの態様において、光触媒組成物は、基材表面２０６の少なくとも約７５％、少なくとも約８５％、または少なくとも約９５％に接触するかまたはそれをカバーする。
【００５５】
より大きい表面積はより高い光触媒活性に結びつき得る。１つの態様において、光触媒のブルナウアー−エメット−テラーのＢＥＴ比表面積は０．１〜５００ｍ２／ｇの間である。別の態様において、光触媒のＢＥＴ比表面積は１０〜５０ｍ２／ｇの間である。
【００５６】
別の態様においては、酸化タングステン対希土類酸化物の前述の組成を包含する光触媒層が提供される。
【００５７】
別の態様においては、光触媒組成物の製造方法があり、光触媒とＣｅＯ２と分散媒とを含む分散液を作り出し、それぞれの光触媒およびＣｅＯ２の屈折率が互いの少なくとも０．７５以内であり、光触媒対ＣｅＯ２のモル分率が１〜９９モル％光触媒および９９〜１モル％ＣｅＯ２の間であり、分散液が約２〜５０ｗｔ％の固体材料を有することと、分散液を基材に適用することと、分散液から実質的に全ての分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで、分散液および基材を加熱することとを包含する。いくつかの態様において、分散液は、基材を全部もしくは部分的にのどれかでカバーするように、またはコーティングもしくは表面層を作り出すように基材の表面に適用される。
【００５８】
別の態様においては、光触媒組成物の製造方法があり、可視光光触媒およびＣｅＯ２の水系分散液を混合することにおいて、光触媒対ＣｅＯ２の割合が４０〜６０モル％光触媒および６０〜４０モル％ＣｅＯ２の間であることと、十分な分散媒、例えば水を追加して約１０〜３０ｗｔ％固体材料の分散液を達成することと、分散液を基材に適用することと、分散液および基材から実質的に全ての水を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで基材を加熱することとを包含する。いくつかの態様において、ＣｅＯ２はゾルであり得る。いくつかの態様において、光触媒材料はＣｅＯ２ゾルに追加される。いくつかの態様において、ＣｅＯ２は光触媒分散液に追加される。いくつかの態様において、光触媒分散液およびＣｅＯ２ゾルまたは分散液は両方とも別個に調製され、それから一緒に混合されて分散液を作り出す。
【００５９】
別の態様においては、光触媒層の製造方法があり、光触媒とＣｅＯ２と分散媒とを含む分散液を作り出すことにおいて、光触媒対ＣｅＯ２対吸着剤のモル分率が２０〜５０モル％光触媒および２０〜５０モル％ＣｅＯ２および５〜６０モル％吸着剤材料の間であることと、分散液を基材に適用することと、分散液から実質的に全ての分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで分散液および基材を加熱することとを含む。
【００６０】
別の態様においては、光触媒層を作るための方法があり、光触媒とＣｅＯ２と分散媒とを含む分散液を作り出すことにおいて、光触媒対吸着剤のモル分率が２０〜８０モル％光触媒および８０〜２０モル％吸着剤材料の間であることと、分散液を基材に適用することと、分散液から実質的に全ての分散媒を蒸発させるために十分な温度および時間の長さで分散液および基材を加熱することとを含む。
【００６１】
別の態様において、光触媒、例えばＷＯ３対助触媒、例えばＣｅＯ２の比は約２：３から約３：２、例えば４０〜６０モル％光触媒および６０〜４０モル％ＣｅＯ２の間であり得る。別の態様において、光触媒対ＣｅＯ２の比は約１：１［５０モル％対５０モル％］である。いくつかの態様において、ＣｅＯ２はゾルである。
【００６２】
別の態様において、追加される分散媒、例えば水の量は、約２〜５０ｗｔ％、約１０〜３０ｗｔ％、約１５〜２５ｗｔ％固体材料の分散液を達成するために十分である。別の態様において、追加される分散媒、例えば水の量は、約２０ｗｔ％固体材料の分散液を達成するために十分である。
【００６３】
別の態様において、混合物によってカバーされた基材は、分散媒を実質的に除去するために十分な温度および／または十分な時間の長さで加熱される。いくつかの態様においては、分散媒の少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％が除去される。別の態様において、分散液によってカバーされた基材は約室温および５００℃の間の温度で加熱される。別の態様において、分散液によってカバーされた基材は約９０℃および約１５０℃の間の温度まで加熱される。別の態様において、分散液によってカバーされた基材は約１２０℃の温度まで加熱される。理論によって限定されることを望まないが、温度を５００℃よりも下に保つことは、例えばより活性でない相への光触媒材料の相変化（高活性なアナターゼＴｉＯ２からより活性でないルチル）、ドーパント拡散、ドーパント不活性化、担持された材料の分解または凝集（総有効表面積の低下）を原因とする光触媒材料の熱失活の可能性を低下させ得ると考えられる。
【００６４】
別の態様において、分散液によってカバーされた基材は約１０秒および約２時間の間の時間加熱される。別の態様において、混合物によってカバーされた基材は約１時間という時間加熱される。
【００６５】
本明細書に記載される分散液は実質的にいかなる基材にも適用され得る。分散液を基材に適用する他の方法は、分散液を基材上にスロット／ディップ／スピンコーティング、ブラシ塗工、ローラー処理、ソーキング、溶融、糊付、またはスプレーすることを包含し得る。適切なプロペラントが、分散液を基材にスプレーするために用いられ得る。
【００６６】
いくつかの態様において、基材は光を伝導する能力がある必要はない。例えば、基材は、その上に分散液が直接的に適用され得る通常の工業のまたは家庭の表面であり得る。基材はガラス（例えば、窓、鏡）、壁（例えばドライウォール）、床、建具、石材（例えば御影石カウンタートップ、床材）、石造建築物（例えばレンガ壁）、金属（例えば、ステンレス鋼、合金［取っ手、手すり、蛇口］）、天然繊維（例えばセルロース、綿）、木材（例えば家具、フェンス、雨戸）、樹脂材料（プラスチック）、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（例えば、ポリエチレン［ＰＥ］、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドおよびポリアミドイミド、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）（例えば、花卉のプラスチックラップ、プラスチック取っ手、プラスチックキーボードのエレメント）、他のポリマー製表面、セラミック（例えば磁器［バスタブ、セラミックタイル、シンク、シャワーストール、便器］）、他の有機基材（例えば活性炭）、ならびに同類を包含し得る。かかる基材表面を有する例示的な品目は布、フィルター、冷蔵庫、エアコンディショナー（ダクトを包含する）、バキュームクリーナー、食器洗浄機、照明、加湿器、除湿器、携帯電話、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、タッチパネル、タッチスクリーン、流体保管容器、燃料タンク、自動車内部表面を包含するが、これに限定されず、かかる態様における分散液は、塗料、液体接着剤として、テープ上に、壁紙上に、カーテン上に、ランプシェード上に、照明カバー上に、テーブル、床、またはカウンター表面のカバー、および同類のものの上に調合され得る。
【００６７】
いくつかの態様において、基材は、多孔質ＰＴＦＥ（高効率微粒子吸収［ＨＥＰＡ］／ＵＬＰＡフィルター）、他のＨＥＰＡ（例えば、０．３ミクロンまたはより大きいサイズを有する粒子の９９．９７％を除去するもの）もしくはＨＥＰＡ様のフィルター、不織もしくは織布、折り畳めるフィルター（布、紙、例えば多孔質ＰＴＦＥのような多孔質プラスチック）、ガラス／石英ウール、繊維（セルロース、石英ガラス、プラスチック、樹脂）、ハニカム構造セルロース、ポリマー、金属もしくはセラミック、活性炭もしくは多孔質カーボン、ゼオライト（ミクロ多孔質アルミノケイ酸塩）、またはいずれかの既存のフィルター材料であり得る。ここで、ある態様において、ハニカム構造セルロースは中空部分を保有し、光触媒組成物の粒子がハニカム構造セルロースの内壁の表面上に接着される（担持される）。いくつかの態様において、基材は１〜４のＭＥＲＶ（アメリカ暖房冷凍空調学会［ＡＳＨＲＥＡＣ］）を有し得る。いくつかの態様において、基材ならびに光触媒組成物、例えば光触媒および助触媒はバキュームクリーナー中にあり得る。例えば、基材はバキュームクリーナーフィルターであり得、フィルター上にコーティングされた光触媒および助触媒を有し得る。バキュームクリーナーはさらに光源、例えばＵＶ光源を含み得、これは光触媒組成物を光に曝露するために用いられ得る。
【００６８】
いくつかの態様において、基材はセラミックを含む。セラミック基材はＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ３）、コーディアライト（（Ｍｇ，Ｆｅ）２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、または他の公知のセラミック材料を含み得る。いくつかの態様において、セラミック素子はＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの態様において、セラミック素子はＺｒＯ２を含む。いくつかの態様において、セラミック素子はＳｉＯ２を含む。いくつかの態様において、セラミック素子はムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ３）を含む。いくつかの態様において、セラミック素子はコーディアライトを含む。いくつかの態様において、セラミックは当分野において公知の他のセラミック材料を含む。
【００６９】
いくつかの態様において、基材は多孔質セラミックを含む。いくつかの態様において、多孔質セラミックは相互につながったポアを有し得る。これは、光触媒組成物が多孔質セラミックの表面全部をカバーし得、空気が光触媒コーティングされたセラミックを通って流れ得ることを保証し得る。加えて、多孔質セラミックの形態は多孔質鋳型によって調製されたものに限らない。いずれかの他の多孔質セラミック、例えばハニカムなどもまた基材として用いられ得る。
【００７０】
いくつかの態様において、セラミック基材は約１ポア・パー・インチ（ｐｐｉ）から約１００ｐｐｉの範囲のポロシティを有し得る。いくつかの態様において、素子は約１ｐｐｉから約１００ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約５ｐｐｉから約９５ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約１０ｐｐｉから約９０ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約１５ｐｐｉから約８５ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約２０ｐｐｉから約８０ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約２５ｐｐｉから約７５ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約３０ｐｐｉから約７０ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約３５ｐｐｉから約６５ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約４０ｐｐｉから約６０ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約４５ｐｐｉから約５５ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は約５０ｐｐｉのポロシティを有する。いくつかの態様において、素子は前述の範囲のいずれかの組み合わせを含むポロシティを有する。
【００７１】
いくつかの態様において、セラミック基材は厚さが約１ｍｍから約５０ｍｍの範囲であり得る。いくつかの態様において、素子は約１ｍｍ厚から約５ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約５ｍｍ厚から約１０ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約１０ｍｍ厚から約１５ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約１５ｍｍ厚から約２０ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約２０ｍｍ厚から約２５ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約２５ｍｍ厚から約３０ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約３０ｍｍ厚から約３５ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約３５ｍｍ厚から約４０ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約４０ｍｍ厚から約４５ｍｍ厚である。いくつかの態様において、素子は約４５ｍｍ厚から約５０ｍｍ厚である。
【００７２】
いくつかの態様においては、市販の多孔質セラミックが基材として用いられ得る。いくつかの態様において、光触媒組成物はディップコーティングによって多孔質セラミック基材上に担持される。
【００７３】
いくつかの態様において、光触媒組成物はセラミック基材上への担持のための懸濁液に形成され得る。いくつかの態様において、懸濁液はバインダー、有機溶媒、および光触媒材料を含み得る。いくつかの態様において、バインダーはシリコンポリマーであり得る。好適なコーティングおよびそれを行うための方法は２０１３年１１月４日出願の米国仮出願６１／８９９，４２３に記載されており、これはその全体として参照によって組み込まれる。いくつかの態様において、三酸化タングステン粉末はコロイド状ＣｅＯ２と混合され、含浸による多孔質セラミック上への担持に適切な粘度まで超純水によって希釈され得る。１マイクロメートルよりも下のメディアン粒径を有する市販の三酸化タングステン粉末が用いられ得る。コロイド状ＣｅＯ２は約２０ｗｔ％の固体ＣｅＯ２を含有する市販製品から入手可能である。希釈のための超純水、例えばミリＱ水は１８．２Ｍオームｃｍの電気抵抗率を有する。光触媒組成物懸濁液の調合は、ＷＯ３対ＣｅＯ２のモル比が約１対１（５０モル％対５０モル％）でありかつ懸濁液中の総固体含量が２０ｗｔ％であったように調整され得る。均一な担持懸濁液は、成分をソニケーションバス中のガラスバイアル内に仕込み、それからソニケーションホーンプローブによって混合することによって得られる。
【００７４】
多孔質セラミック上への光触媒組成物の担持は、多孔質セラミック担体に光触媒組成物懸濁液を含浸させることによって実施され得る。光触媒組成物の薄い層は異なるやり方によってセラミック中のポアの表面に形成され得、例えば、ディップコーティング、または懸濁液によるブロッキングされたポアの形成を避けるために懸濁液を含浸した多孔質セラミックを回転させることによる。コーティングされた多孔質セラミックは１２０℃で１時間乾燥され、それから４００℃で周囲大気中において１時間アニールされて、基材への光触媒組成物の接着を増大させ得る。
【００７５】
いくつかの態様において、光触媒組成物懸濁液の担持は、懸濁液をピペットによって多孔質セラミック上に適用し、それから担持したセラミックをスピンコーター中で回転させることによってなされて、余分な懸濁液を除去し、光触媒組成物の一様なコーティング厚さを達成し得る。
【００７６】
いくつかの態様において、基材は、フラワーアレンジメントをラッピングするために用いられるもののような薄いフィルムを含み得る。フィルムはガス（エチレン）透過性であり得るが、そうである必要はない。加えて、フィルムは透明であり得るが、そうである必要はない。フィルムは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ナイロン６、アイオノマー、ニトリルゴム変性アクリロニトリル−メチルアクリレートコポリマー、または酢酸セルロースから作られ得る。いくつかの態様において、光触媒組成物は薄いフィルム基材上に配置され得、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）のような蒸着、ラミネーション、プレス処理、ローラー処理、ソーキング、糊付、ゾル−ゲル成膜、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、スロットコーティング、ブラシコーティング、スパッタリング、原子層堆積（ＡＬＤ）、コールドスプレー、またはエアロゾルデポジションによる。いくつかの態様において、光触媒組成物は基材の表面に組み込まれ得、例えば表面に少なくとも部分的に埋め込まれる。
【００７７】
いくつかの態様において、薄いフィルムは、約１０ミクロンおよび２５０ミクロンの間の、またはより厚い厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１０ミクロンおよび約３０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約３０ミクロンおよび約５０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約５０ミクロンおよび約７０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約７０ミクロンおよび約９０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約９０ミクロンおよび約１１０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１１０ミクロンおよび約１３０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１３０ミクロンおよび約１５０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１５０ミクロンおよび約１７０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１７０ミクロンおよび約１９０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約１９０ミクロンおよび約２１０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約２１０ミクロンおよび約２３０ミクロンの間の厚さを有する。いくつかの態様において、フィルムは約２３０ミクロンおよび約２５０ミクロンの間の厚さを有する。
【００７８】
いくつかの態様において、基材はガラスを含む。基材はケイ酸もしくはポリカーボネートガラス、またはガラス繊維、窓、および／もしくはディスプレイ、例えば小売りのフラワーディスプレイのリーチインケースの側面および扉に典型的に用いられる他のガラスであり得る。いくつかの態様において、ガラス基材は花卉を保管またはディスプレイするための花瓶を含む。いくつかの態様において、ガラス基材は複数のガラス繊維を含む。いくつかの態様において、ガラス基材は複数の不織ガラス繊維を含む。いくつかの態様において、ガラス基材はガラスフェルト材料、例えば「Ｅガラス」ガラスフェルト（Ｆｉｂｒｅ−Ｇｌａｓｔ−Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ−Ｃｏｒｐ．、ブルックビル、ＯＨ、ＵＳＡ）を含む。ガラス基材は当分野において公知の他のガラスを含み得る。光触媒組成物は、ガラス基材上に形成され得、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着（ＰＶＤ）どれかのような蒸着、ラミネーション、プレス処理、ローラー処理、ソーキング、溶融、糊付、ゾル−ゲル成膜、スピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、スロットコーティング、ブラシコーティング、スパッタリング、フレーム溶射、プラズマ溶射（ＤＣもしくはＲＦ）を包含する溶射、高速酸素−燃料溶射（ＨＶＯＦ）原子層堆積（ＡＬＤ）、コールドスプレー、またはエアロゾルデポジションによる。別の態様において、光触媒組成物は基材の表面に組み込まれ得、例えば表面に少なくとも部分的に埋め込まれる。
【００７９】
いくつかの態様において、システムはさらに少なくとも１つの追加のフィルター素子を含み得、追加のフィルター素子は光触媒化合物なしである。いくつかの態様において、システムはさらに少なくとも１つの追加のフィルター処理素子を含み得る。いくつかの態様において、追加のフィルター処理素子はサイズ排除素子である。いくつかの態様において、追加のフィルター処理素子は、２０ｎｍおよび５ｍｍの間、５０ｎｍおよび１０ミクロンの間の物質、直径が２．５ミクロン未満の粒子を排除し得る。いくつかの態様において、追加のフィルター処理素子はイオン素子であり得、フィルター処理は、それを通過するイオン的に荷電した物質を排除するかまたはその量を低下させ得る。
【００８０】
いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルター処理素子はプレフィルター素子を含み得る。いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルター処理素子はＨＥＰＡ／ＵＬＰＡフィルターを含み得る。いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルター処理素子は活性炭を含み得る。いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルター処理素子は、プレフィルター素子、ＨＥＰＡ／ＵＬＰＡフィルター、活性炭フィルター、および／またはいずれかの他のフィルター処理材料もしくは基材のいずれかまたは全ての組み合わせを含み得る。いくつかの態様において、追加のフィルターはプレフィルター、ヘパフィルター、活性炭フィルター、それから光触媒フィルターの順序であり得る。
【００８１】
いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルターはプレフィルター素子を含み得る。いくつかの態様において、プレフィルターのフィルター素子は最初のサイズ排除フィルター処理機能を提供する。サイズ排除は、例えば２０ｎｍおよび５ｍｍの間、５０ｎｍおよび１０ミクロンの間、直径が２．５ミクロン未満の粒子であり得る。いくつかの態様において、プレフィルター素子は、紙、不織材料（金属線、ガラス繊維、セルロース繊維、ポリマー製フィルター／フォーム材料）を含み得る。いくつかの態様において、プレフィルター素子は光触媒フィルター素子よりも前に位置して、光触媒フィルター素子に先行して環境からの空気流を受ける。いくつかの態様において、１つの追加のフィルター素子はその上に光触媒組成物が配置される基材であり得る。
【００８２】
いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルター素子はＨＥＰＡフィルターであり得る。いくつかの態様において、ＨＥＰＡフィルターは追加のサイズ排除フィルター処理機能を提供する。サイズ排除は、以前に記載されているように、０．３ミクロンまたはより大きいサイズを有する粒子の９９．９７％を除去するものであり得る。いくつかの態様において、ＨＥＰＡフィルターはＰＴＦＥを含み得る。
【００８３】
いくつかの態様において、少なくとも１つの追加のフィルターは活性炭を含み得る。活性炭（Ｒ１）は、０．１５ｍｍおよび０．２５ｍｍの間の平均直径を有するサイズが１．０ｍｍ未満の粉末または小粒として微粒子形態で作られる。いくつかの態様において、活性炭は、小さい拡散距離を有する大きい表面対体積比を提供し得る。いくつかの態様において、粉末化活性炭は破砕または粉砕炭素粒子であり得、その９５〜１００％が指定のメッシュシーブを通過するであろう。活性炭はＲ１活性炭であり得る。いくつかの態様において、活性炭粒子は５０メッシュシーブ（０．２９７ｍｍ）上に保持されるサイズであるか、および／またはより小さいサイズであり得る。いくつかの態様において、活性炭粒子は８０メッシュシーブ（０．１７７ｍｍ）上に保持されるかまたはより小さくあり得る。
【００８４】
いくつかの態様において、活性炭フィルターは粒状活性炭を含む。いくつかの態様において、活性炭は押出し活性炭であり得る。いくつかの態様において、粒状活性炭は８×２０、２０×４０、または８×３０から選択されるサイズであり得る。いくつかの態様において、粒状活性炭は少なくとも４×６、４×８、および／または４×１０のサイズであり得る。２０×４０カーボンは、Ｕ．Ｓ．規格メッシュサイズＮｏ．２０シーブ（０．８４ｍｍ）を通過する（一般的には８５％通過として規定される）が、Ｕ．Ｓ．規格メッシュサイズＮｏ．４０シーブ（０．４２ｍｍ）上には保持される（一般的には９５％保持として規定される）であろう粒子から作られる。ＡＷＷＡ（１９９２）Ｂ６０４は最小ＧＡＣサイズとして５０メッシュシーブ（０．２９７ｍｍ）を用いる。
【００８５】
光触媒組成物は第三級アミンなどの有機化合物を吸着する能力があり得る。光触媒組成物は第三級アミンなどの有機化合物を光触媒的に分解する能力があり得る。いくつかの態様において、第三級アミンはトリメチルアミンであり得る。いくつかの態様において、光触媒組成物は吸着剤の約０．５ｍモルあたりＴＭＡの少なくとも３５ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、５０ｐｐｍを吸着する能力があり得る。
【００８６】
光触媒組成物は第三級アミンなどの有機化合物を光触媒的に分解する能力があり得る。いくつかの態様において、第三級アミンはトリメチルアミンであり得る。いくつかの態様において、光触媒はトリメチルアミンを二酸化炭素（ＣＯ２）、水、および窒素（Ｎ２ガス）に分解し得る。
１ＴＭＡ＋１０．５Ｏ２  −＞  ３ＣＯ２＋４．５Ｈ２Ｏ＋０．５Ｎ２（ｇ）
それゆえに、ＴＭＡ含有ガス混合物を光触媒材料に接触させ、材料を青色光、例えば約４５５ｎｍに曝露した後の混合物中におけるＣＯ２の出現は、ＴＭＡから成分ガス／組成物への光触媒的な分解を示し得る。
【００８７】
光触媒組成物は、有機化合物、例えばアセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒドなどを包含するアルデヒド、炭化水素、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタンなどを包含するアルカン、芳香族炭化水素、例えばベンゼン、ナフタレン、アントラセンなど、原油またはその留分、染料、例えばアントシアニン、メチレンブルー、ベーシックブルー４１、揮発性有機化合物、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ベンゼン、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ホルムアルデヒド、酢酸エチル、キシレンなど、ＮＯＸ、例えばＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＨＯＮＯ、ＳＯｘ、例えばＳＯ２、ＳＯ３など、ＣＯ、Ｏ３など、有機小分子、例えばカフェイン、ジクロフェナク、イブプロフェン、ゲオスミン、フルメキンなど、細菌、例えばEscherichia coli、Staphylococcus aureus、アシネトバクター（Acinetobactor）、Pseudomonas aeruginosaなど、ウイルス、例えばＭＳ２、インフルエンザ、ノロウイルスなど、細菌胞子、例えばClostridium difficile、原生動物、例えばジアルジアなど、および真菌、例えばカンジダなどを光触媒的に分解する能力があり得る。光触媒的な分解は固体、液体、またはガス相において起こり得る。
【００８８】
いくつかの態様においては、上述の光触媒組成物または上述の光触媒層の使用が記載され、光触媒組成物または光触媒層は塩基性ガスおよび／または酸性ガスを除去するために用いられる。いくつかの態様において、塩基性ガスはトリメチルアミンを含む。いくつかの態様において、酸性ガスは酢酸を含む。
【００８９】
光触媒組成物の光触媒能力を試験するために、トリメチルアミンのガス相分解が用いられた。光触媒試料が、水、またはメタノールもしくはエタノールを包含する他の溶媒中に分散される。１０〜５０％固体含量を有する最終分散液を生産するようなやり方で、バインダーがこの分散液に追加され得る。分散された試料は超音波プローブを用いてホモジナイズされ得る。それから、分散液は基材上に適用され得る。それから、基材・適用された分散液の組み合わせは約１２０℃まで加熱され得、それによって分散剤の実質的に全てを蒸発させる。その後、これはきれいな光触媒表面を生産するために高強度ＵＶ照射に約１時間さらされ得る。
【００９０】
この光触媒組成物／基材はＴｅｄｌａｒバッグ（５Ｌ）中に置かれ得、それからこれが圧縮空気源からの約３Ｌの空気によって満たされ得る。その後、校正グレードソースからのアセトアルデヒドが追加されて、高感度水素炎イオン化型検出器を備えた校正済みのガスクロマトグラフ（ＧＣ−ＦＩＤ）を用いて測定される約８０ｐｐｍの最終アセトアルデヒド濃度を達成し得る。
【００９１】
このガスバッグ試料は暗所で約１時間平衡化され得、ガスクロマトグラフィーおよび水素炎イオン化型検出（ＧＣ−ＦＩＤ）が用いられて、アセトアルデヒドの安定な濃度を確認し得る。それから、曝露平面における照射の２００ｍＷ／ｃｍ２強度を有する単色青色発光ダイオードアレイ（４５５ｎｍ）が、バッグを照射するために用いられ得る。ガス試料は自動システムを用いてバッグから回収され、ＧＣ−ＦＩＤを用いて分析され得る。アセトアルデヒドの濃度の時間的変動はクロマトグラムの対応するピークの下の面積から決定され得る。ガステックガス検知管のような他の好適なガス検出スキームもまたバッグ中のアセトアルデヒド濃度を決定するために用いられ得る。
【００９２】
ガス分解速度（％）は式［（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００］に基づいて計算される値として定められ得、Ｘは光照射前のガス濃度に相当し、Ｙはガス濃度が測定されるときのガス濃度に相当する。
【００９３】
１つの態様において、光触媒活性の所望のレベルによって提供されるアセトアルデヒド分解速度は、上述の照射では約１時間に少なくとも約１０％である。好ましい態様において、分解速度は約１時間に少なくとも約３０％である。より好ましい態様において、速度は約１時間に５０％である。別の態様において、分解速度は約１時間に少なくとも約８０％である。
【００９４】
１つの態様において、光触媒材料は、その含量が０．１モル％以上かつ９９モル％以下の範囲に属する態様に従った光触媒粉末を含有する。別の態様において、光触媒コーティング材料は、その含量が１モル％以上かつ９０モル％以下の範囲に属する態様に従った光触媒材料を含有する。
【００９５】
本明細書に記載される光触媒材料、組成物、および分散液は、消毒剤、消臭剤、汚染物質除去剤、セルフクリーナー、抗微生物剤、および同類として用いられ得る。材料、組成物、および分散液は空気、液体、微生物、および／または固体物質と相互作用するように用いられ得る。１つの態様において、これらは、例えば航空機胴体などの閉鎖環境においてまたは車庫などのよりコンタミネーションした環境において空気をクリーン化するために用いられ得る。他の態様において、これらは、抗微生物特性のために、例えばフードサービスもしくは生産施設または病院もしくはクリニックなどの消毒の必要がある表面をコーティングするために用いられ得る。他の態様において、これらはトリメチルアミンなどの塩基性ガスおよび／または酢酸などの酸性ガスを除去するために用いられ得る。具体的には、これらは冷蔵庫および同類の脱臭に好適に用いられ得る。
【００９６】
いくつかの態様においては、汚染空気が光と本明細書に記載される光触媒材料、組成物、または分散液とに曝露され、それによって空気から汚染物質を除去する方法が利用される。
【００９７】
いくつかの態様においては、光と光触媒材料、組成物、または分散液とが、空気中の汚染の約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、約９５％、またはより多くを除去し得る。
【００９８】
別の態様においては、汚染水が光と本明細書に記載される光触媒材料、組成物、または分散液とに曝露され、それによって水中のコンタミナントの量を低下させる方法が利用される。
【００９９】
いくつかの態様においては、光と光触媒材料、組成物、または分散液とが、水中の汚染の約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、約９５％、またはより多くを除去し得る。
【０１００】
他の態様においては、生物系コンタミナントが光と本明細書に記載される光触媒材料、組成物、または分散液とに曝露され、それによって生物系材料を消毒する方法が利用される。いくつかの態様において、生物系材料は食品製品を包含し得る。
【０１０１】
いくつかの態様においては、光と光触媒材料、組成物、または分散液とが、空気中の生物系材料からコンタミネーションの約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、約９５％、またはより多くを除去し得る。
【０１０２】
次は本明細書において具体的に企図される態様のリストである。
【実施例】
【０１０３】
試料調製
別様に示されない限り、全ての材料はさらなる精製なしに用いた。別様に示されない限り、全ての材料はシグマ・アルドリッチ（セントルイス、ＭＯ、ＵＳＡ）から購入した。
【０１０４】
例１
２０１３年１月１３日出願の米国特許出願番号１３／７３８，２４３（２０１３年７月１８日公開の米国特許出願公開２０１３／０１８０，９３２として公開）に記載されている方法に従って調製されたＷＯ３光触媒（２００ｍｇ）を水に追加した。それから、もたらされた分散液をＣｅＯ２ゾル（ニッサンケミカルナノユースＣＥ−２０Ｂ）の７４０ｍｇに追加した。ＣｅＯ２およびＷＯ３のモル比は１：１（５０モル％対５０モル％）となるように選んだ。それから、水中に約２０ｗｔ％固体材料であるコーティング溶液を作るために、ＲＯ（逆浸透処理）水の十分量（８００ｍｇ）をもたらされた分散液に追加した。もたらされた分散液を、超音波ホモジナイザーを用いてホモジナイズした。スピンコーター（１２００ｒｐｍ／４０ｓｅｃ）を用いることによって、ガラス基材（５０ｍｍ×７５ｍｍ）を調製された結果物によってコーティングした。コーティングされた基材を約１２０℃で約２分間加熱した。もたらされたコーティングされた基材は透明であった（約５５５ｎｍにおいて約８６％）。青色発光ダイオード（ＬＥＤ）（４５５ｎｍ、２００ｍＷ／ｃｍ２）照射の１時間の後の約８１％までのアセトアルデヒド分解比率をモニターすることによって、光触媒活性を決定した。
【０１０５】
例２
コーティングされた基材２を例１と同様の様式で作った。ただし、ＳｉＯ２ゾル（ニッサンケミカルＳＮＯＷＴＥＸ−Ｏ、２５８ｍｇ）をＣｅＯ２ゾルの代わりに追加した。もたらされたコーティングされた基材は透明であった（約５５５ｎｍにおいて９０％）。アセトアルデヒド分解比率によって決定される光触媒活性は例１と同様の条件下で照射後に約５０％であった。
【０１０６】
例３
コーティングされた基材３を例１と同様の様式で作った。ただし、ＳｉＯ２ゾル（ニッサンケミカルＳＮＯＷＴＥＸ−２０Ｌ、２５８ｍｇ）をＣｅＯ２ゾルの代わりに追加した。もたらされた得られた基材は透明であった（５５５ｎｍにおいて９１％）。アセトアルデヒド分解比率によって決定される光触媒活性は例１と同様の条件下で照射後に約６７％であった。
【０１０７】
比較例１
比較例１は例１と同様の様式で調製した。ただし、シリコーン樹脂（信越化学、ＳＣＲ−１０１２）をＣｅＯ２ゾルの代わりに用いた。ＷＯ３の比率はシリコーン樹脂中に約２０ｗｔ％であった。ガラス基材（５０ｍｍ×７５ｍｍ）を調製された溶液によってドクターブレードでコーティングした。硬化のための１２０℃加熱後に、得られた基材は半透明であった。もたらされた得られた基材は５５５ｎｍにおいて約７５％の透明度を見せた。アセトアルデヒド分解比率によって決定された光触媒活性は例１と同様の条件下で照射後に約１％であった。
【０１０８】
比較例２
比較例２は例１と同様の様式で調製した。ただし、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）をアセトン中に分散した。ＷＯ３の比率はＰＭＭＡ中に約２０ｗｔ％であり、水は追加しなかった。ガラス基材（５０ｍｍ×７５ｍｍ）を調製された溶液によってドクターブレードでコーティングした。硬化のための１２０℃加熱後に、得られた基材は半透明であった。もたらされた得られた基材は５５５ｎｍにおいて約７８％の透明度を見せた。アセトアルデヒド分解比率は例１と同様の条件下で照射後に０．５％であった。
【０１０９】
比較例３
ＷＯ３（０．８ｇ）をＡｌ２Ｏ３ゾル（ニッサンケミカルアルミナゾル２００、５ｇ）に追加した。Ａｌ２Ｏ３およびＷＯ３のモル比は、重量で１：１となるように選ばれた。それから、水中に１４ｗｔ％固体材料であるコーティング溶液を作るために、ＲＯ水（５．８ｇ）を追加した。ガラス基材（５０ｍｍ×７５ｍｍ）を、調製された溶液によってスピンコーター（１２００ｒｐｍ／４０ｓｅｃ）を用いることによってコーティングした。液体の蒸発のための約１２０℃における加熱後に、得られた基材は半透明であった。もたらされた得られた基材は透明であった（５５５ｎｍにおいて９１％）。アセトアルデヒド分解比率は例１と同様の条件下で照射後に約０％であった。
【０１１０】
例４
５ｍＭタングステン酸（ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）の３０ｍＬおよびＨＦ２％溶液の３０ｍＬ（例えばＷＯ３前駆体）をホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）の４０ｍｌに追加した。２つの７５ｍｍ×２５ｍｍシリコンウエハをもたらされた溶液中に浸漬し、約３０℃で約６時間撹拌した。重層した基材を溶液から取り出し、約４００℃で約１時間アニールし、コーティングされたガラススライドをもたらした（例４）。コーティング溶液を十分なＣｅＯ２ゾル（ニッサンケミカルナノユースＣＥ−２０Ｂ）によって調製して、約１：１というＣｅＯ２およびＷＯ３のモル比（５０モル％対５０モル％）を達成した。それから、例１に記載されているものと同様の様式で、上で論じられているようにＣｅＯ２コーティング溶液によって例４の基材をスピンコーティングすることによって、例４ａを作った。
【０１１１】
上の例４および４ａに従って調製されたスピンコーティングされたガラススライドを、約１２０℃においてホットプレート上でＸｅランプ（ランプパワー出力約３００Ｗ）による全スペクトル照射下で約１時間加熱した。それから、それぞれのスライドを真空下で別個の５ＬのＴｅｄｌａｒバッグ中に封入し、次に周囲空気の約３Ｌおよび３５００ｐｐｍアセトアルデヒドの約８０ｍＬを注入した。それぞれのバッグを手で軽く約２分間揉み、それから暗所に約１５分間置いた。アセトアルデヒド濃度はガスクロマトグラフィー−水素炎イオン化型検出器（ＧＣ−ＦＩＤ）によって８０±２ｐｐｍであると見積もられた。試料を含有するそれぞれのＴｅｄｌａｒバッグを再び暗所に約１時間置いた。スライド／Ｔｅｄｌａｒバッグを５０ｍＷ／ｃｍ２の光強度の４５５ｎｍのアレイ青色ＬＥＤに曝露した。試料をＧＣ−ＦＩＤの自動注入ポートによって３０分毎に回収し、残りのアセトアルデヒドの量を爾後の３０分のインターバルで見積もった。図３はＴバインダー性能データを例示するグラフである。グラフは、一般的に、Ｔバインダー（ＣｅＯ２）がＷＯ３と組み合わせられたとき、性能はただのＷＯ３と比較したときに改善するということを示している。
【０１１２】
例５〜７
ＷＯ３（グローバル・タングステン＆パウダー、トウォンダ、ＰＡ、ＵＳＡ［ＧＴＰ］）の５ｇを、直径が約３ｍｍのＺｒＯ２ボールの約５０ｇを含有する高純度アルミナボールミルジャーに追加し、ボールミル（ＳＦＭ−１モデル卓上遊星ボールミル（ＭＴＩ−Ｃｏｒｐ．所在地）によって２５ｍＬメタノール中で約４時間粉砕して、より小さい粒径を有する粉砕ＷＯ３（ＧＴＰ）を得た。プラズマＷＯ３は、その全体として参照によってここに組み込まれる米国特許８，００３，５６３に記載されているものと同様の様式で作った。
【０１１３】
例４に記載されているものと同様の様式で、追加のガラススライドを作り、Ｔｅｄｌａｒバッグ中に置いた。ただし、それぞれＣｅＯ２ありまたはなしのＷＯ３（ＧＴＰ）（例５あり、例５ａなし）、粉砕ＷＯ３（ＧＴＰ）（例６あり、例６ａなし）、およびプラズマＷＯ３（例７あり、例７ａなし）のそれぞれ２００ｍｇを、ＬＰＤ−ＷＯ３の代わりにガラス基材上にスピンコーティングした。ＣｅＯ２を用いたときには、ＷＯ３のそれぞれの型対ＣｅＯ２のモル比は１：１であった。
【０１１４】
それぞれＣｅＯ２ありまたはなしのスピンコーティングされたスライドＷＯ３、粉砕ＷＯ３、プラズマＷＯ３を調製し、例４に記載されているようにアセチルアルデヒド分解について試験した。結果は図４に示されている。
【０１１５】
例８Ａ〜８Ｊ
別の例（例８）においては、追加のスライドを例１のものと同様の様式で作った。ただし、追加されるＣｅＯ２ゾルの量を変えて、ＷＯ３：ＣｅＯ２の異なるモル比を達成した（例えば０％、０．１％、５％、１０％、３０％、５０％、７５％、９０％、９５％、１００％）（（１００−ｘ）ＷＯ３＋（ｘ）Ｔバインダー）。図５は、２７０ｍＷ／ｃｍ２青色ＬＥＤアレイ光への曝露の１時間の後に見積もられたアセトアルデヒド分解を示している。
【０１１６】
例９〜１５
別の例（例９）においては、追加のスライドを次の様式で作った。プラズマＷＯ３粉末（１３０ｍｇ）およびＣｅＯ２粉末（９６．５ｍｇ）（約１：１モル比）を第１にＲＯ水中に分散し（固体の２０ｗｔ％）、約１０分間バスソニケーションし（ＶＷＲ−Ｂ３５００Ａ−ＭＴ）、それから約５分間プローブソニケーションした（ソニックディスメンブレータモデル１００、連続モード）。それから、混合物／複合材料／ブレンドを７５ｍｍ×５０ｍｍガラススライド上にスピンコーティングし、例４に記載されているようにアニールした。
追加のスライドを同様の様式で作った。ただし、表１に示されているように、種々の他の材料をＣｅＯ２の代わりに用いた。
【０１１７】
【表１】
2018516170.tif 000004
【０１１８】
それぞれのガラススライドを、例４に記載されているものと同様の様式でアセチルアルデヒド分解について試験した。ただし、適用された光強度は約２７０ｍＷ／ｃｍ２であった。結果は図６に示されている。
【０１１９】
別の例においては、上で作られたそれぞれのガラススライドを直上に記載されているものと同様の様式で試験した。ただし、それぞれのスライドを変えられた光強度（約５０ｍＷ／ｃｍ２から約３５０ｍＷ／ｃｍ２まで）に曝露した。結果は図７に示されている。
【０１２０】
例１６〜３０
加えて、別の例においては、種々の化合物（表２参照）からの粉末化試料の約１３０ｍｇをそれぞれ別個にＲＯ水の最小限の量に溶解し、約５分間ホモジナイズした。それから、例１に記載されているプロセスに従って、化合物を１：１モル比でＷＯ３と組み合わせた。
【０１２１】
【表２】
2018516170.tif 000005
【０１２２】
クリーンなペトリ皿をエタノールで拭き、皿の内側表面をコロナ装置によって約１から２分間イオン化した。それぞれの化合物の均一な試料を処理されたペトリ皿に注加し、それから、それが乾燥するときに試料の一様な分布を達成するために旋回振盪しながら約１２０℃で加熱した。試料が乾燥した後に、ペトリ皿をＵＶランプ（３００Ｗ）下に約１時間置いた。それからペトリ皿をＴｅｄｌａｒバッグに入れ、例４について記載されているものと同様の様式で試験した。結果は図８に示されている。
【０１２３】
例３１〜３５
別の例においては、またオクチル酸スズ（ＩＩ）および／またはオクチル酸第一スズ］とし公知の２−エチルヘキサン酸スズ（ＩＩ）（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、ガーデナ、ＣＡ、ＵＳＡ）の３．７８ｇ、Ｃｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２０（シグマ・アルドリッチ、セントルイス、ＭＯ、ＵＳＡ）の５ｇ、および硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）（シグマ・アルドリッチ、セントルイス、ＭＯ、ＵＳＡ）の３．０ｇをＲＯ処理水の約２５ｍＬ中に溶解した。それから、混合物を約１５０℃で加熱し約２０分間撹拌するすぐ前に、１．１２９ｇマレイン酸ヒドラジドを追加した。
【０１２４】
それから、もたらされた前駆体混合物を周囲大気および圧力条件下の予熱されたマッフル炉内において約４５０℃で約４０分間加熱した。もたらされた粉末を約５００℃で約２０分間アニールした。もたらされた粉末を１：１モル比でＷＯ３と混合し、コーティングされたガラススライドを作るために例１に記載されているものと同様の様式で用い、それから例４に記載されている手順に従ってアセチルアルデヒドを分解するその能力について試験した。
【０１２５】
他の粉末を同様の様式で作った。ただし、材料の量および／または他のパラメータは表３に示されているように用いた。
【０１２６】
【表３】
2018516170.tif 000006
【０１２７】
燃焼合成された粉末を例３に記載されているものと同様の様式でガラススライド上に組み込み、例４に記載されているように試験した。結果は図９に示されている。図９に見られるように、ＳｎドープＣｅＯ２と組み合わせたＷＯ３は、未ドープＣｅＯ２と組み合わせたＷＯ３と比較して向上したアセトアルデヒド分解を示した。
【０１２８】
例３６：アセトアルデヒド分解に向けての燃焼Ｔｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：ＳｎおよびプラズマＣｅＯ２の組み合わせ
別の例においては、例１に記載されているものと同様の様式でＴｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：ＳｎをプラズマＣｅＯ２粉末と組み合わせた（１：１モル比）。ただし、Ｔｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎ粉末をＷＯ３粉末の代わりに用い、例１に記載されているようにガラスマイクロスライド上にスピンコーティングした。Ｔｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎを、その全体として参照によってここに組み込まれる２０１２年３月８日出願の同時係属の米国特許仮出願番号６１／６０８，７５４に記載されているように、水溶液燃焼法によって、チタン（ＩＶ）ビスアンモニウムラクテート二水酸化物（５０ｗｔ％水溶液の７ｍＬ）、オクチル酸スズ（０．８８３ｇ）、および硝酸アンモニウム（３．５ｇ）に加えて完全に分解可能な燃料としてグリシン（１．４ｇ）を使用して、３００℃において合成し、次にボックス炉内において４００℃で３０分間アニールをした。以前の例のものと同様の様式で作られたガラススライドを、また先に例４に記載されているように（２７０ｍＷ／ｃｍ２光強度で）アセトアルデヒド分解について試験した。Ｔｅｄｌａｒバッグ中のＴｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：Ｓｎ光触媒コーティングされたガラススライドについて、曝露の５時間の後に７％のアセトアルデヒド分解が観察された。Ｔｉ（Ｏ，Ｃ，Ｎ）２：ＳｎおよびＣｅＯ２（１：１モル比）両方を有するガラススライドを同様の様式でＴｅｄｌａｒバッグ中において試験したときには、アセトアルデヒド分解は曝露の５時間の後に２２％まで増大した。
【０１２９】
例３７〜３８／比較例４：ＷＯ３／ＣｅＯ２／ＺｒＯ２
ＷＯ３調製
ＷＯ３（Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ＆ＡｍｏｒｐｈｏｕｓマテリアルズＩｎｃ［ＮＡ］、ヒューストン、ＴＸ、ＵＳＡ）の５ｇを、直径が約３ｍｍのＺｒＯ２ボールの約５０ｇを含有する高純度アルミナボールミルジャーに追加し、より小さい粒径を有する粉砕ＷＯ３（ＮＡ）を得るためにボールミル（ＳＦＭ−１モデル卓上遊星ボールミル［ＭＴＩ−Ｃｏｒｐ、リッチモンド、ＣＡ、ＵＳＡ］）によって２５ｍＬメタノール中で約１８時間粉砕し、それから約４００℃で約５時間アニールした。
【０１３０】
試料調製（ペトリ皿）
例３７
加工したＮＡのＷＯ３の６５ｍｇを、２１６ｍｇのコロイド状ＺｒＯ２（ＺＲ−３０ＢＦ、ニッサンケミカル）および（ミリＱ（ＥＭＤミリポア、ビレリカ、ＭＡ、ＵＳＡ）水から３７０μｌポアフィルターを通過した超精製水の３６９ｍｇと一緒に２０ｍｌガラスバイアルに追加した。ＮＡのＷＯ３対ＺｒＯ２のモル比は約１モルのＮＡのＷＯ３（３４．７％）対約１．８８モルＺｒＯ２（６５．３％）であった。コロイド状ＺｒＯ２の固体含量は３０ｗｔ％であった。総分散液ＷＯ３／ＺｒＯ２の固体含量は２０ｗｔ％であった。混合物を、第１にソニケーションバス中に５分間置くことによって分散した。懸濁液をソニケーションプローブによって１０分間混合することによって、光触媒組成物懸濁液（ＷＯ３）の一様なコーティングを得た。
【０１３１】
クリーンなペトリ皿をエタノールで拭き、皿の内側表面をコロナ装置によって約１から２分間イオン化した。上に記載されているそれぞれの化合物（例３７、例３８、および比較例４）の均一なソニケーションされた試料を処理されたペトリ皿に注加し、それから、それが乾燥するときに試料の一様な分布を達成するために旋回振盪しながら約１２０℃で加熱した。試料が乾燥した後に、ペトリ皿をＵＶランプ（３００Ｗ）下に約１時間置いた。それから、ペトリ皿を試験のためにＴｅｄｌａｒバッグに入れた。
【０１３２】
例３８は例３７と同様の様式で調製した。加工したＷＯ３の４３ｍｇ、ＣｅＯ２（Ｒｉｃｈｅｓｔ）の４３ｍｇ、およびＺｒＯ２（固体）の４３ｍｇを追加した。
比較例４は例３７と同様の様式で調製した。加工したＷＯ３の４３ｍｇ、ＣｅＯ２（Ｒｉｃｈｅｓｔ）の４３ｍｇ、およびゼオライト（シグマ・アルドリッチ）の４３ｍｇを追加した。
例３７〜３８および比較例３は表４にまとめられている。
【０１３３】
試験
それから、それぞれのペトリ皿を真空下で別個の５ＬのＴｅｄｌａｒバッグ中に封入し、次に周囲空気の約３Ｌおよび２０００ｐｐｍトリメチルアミンの約１５０ｍＬを暗環境下で注入した。トリメチルアミン濃度を時間０Ｈおよび２Ｈにおいて検知管（ガステック）によって見積もった。ＺｒＯ２を含有する例３７および３８は暗条件下でトリメチルアミンを吸着した（それぞれ約６３ｐｐｍおよび約７２ｐｐｍ）。ＺｒＯ２の代わりにゼオライトを含有する比較例４は暗条件下でトリメチルアミンのより少ない量を吸着した（約５０ｐｐｍ）。ＺｒＯ２もいずれかのＷＯ３も含有しないブランクフィルターは、暗条件下でいかなるトリメチルアミン（約５０ｐｐｍ）も明らかには吸着しなかった。これらの結果は表５にまとめられている。
【０１３４】
【表４】
2018516170.tif 000007
【０１３５】
【表５】
2018516170.tif 000008
【０１３６】
吸着剤を飽和させるために、ＴＭＡをさらに数回それぞれのバッグに注入した。それから、飽和したバッグおよびそれぞれの例を光触媒活性について試験した。
【０１３７】
試料を含有するそれぞれのＴｅｄｌａｒバッグを再び暗所に約１時間置いた。それから、Ｔｅｄｌａｒバッグを２５ｍＷ／ｃｍ２の光強度の青色ＬＥＤ（４５５ｎｍ）アレイに曝露した。試料を６０分後に検知管（Ｎｏ．１８０、ガステック）およびＣＯ２検出器（ＥＧＭ−４、ＰＰシステムズ）によって回収した。
【０１３８】
ＣＯ２の存在または生産は、光触媒材料がＴＭＡをＣＯ２、Ｎ２ガス、および水に分解しているという指標を提供し得る。
【０１３９】
【表６】
2018516170.tif 000009
【０１４０】
試料調製（フィルター）
加工したＷＯ３の２０００ｍｇ、ＣｅＯ２の１４８５ｍｇ、およびＺｒＯ２ゾルの１７７３ｍｇ（ＺＲ−３０ＢＦ。固体ＺｒＯ２の５３２ｍｇを含有する）を精製水の１４８２７ｍｇに追加した（１：１：０．５モル比組成物）。
【０１４１】
加工したＷＯ３の２０００ｍｇ、ＣｅＯ２の１４８５ｍｇ、およびＺｒＯ２ゾルの５６７０ｍｇ（ＺＲ−３０ＢＦ。固体ＺｒＯ２の１７０１ｍｇを含有する）を精製水の１６７７５ｍｇに追加した（１：１：１．６モル比組成物）。
【０１４２】
混合物を、第１にソニケーションバス中に５分間置くことによって分散した。懸濁液をソニケーションプローブによって１０分間混合することによって、光触媒組成物懸濁液の一様なコーティングを得た。
【０１４３】
懸濁液を含有するガラスビーカー中で多孔質セラミックをディッピングし、それを５分間沈んだままにして懸濁液が多孔質セラミックに浸入することを許すことによって、調製された懸濁液を１００ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍ多孔質Ａｌ２Ｏ３セラミック（Ｓｅｌｅｅコーポレーション、ヘンダーソンビル、ＮＣ、ＵＳＡ）上に担持させた。光触媒組成物懸濁液を含浸した１００ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍ多孔質Ａｌ２Ｏ３セラミックをビーカーから引き上げ、余分な懸濁液を重力によって落とした。光触媒組成物を担持した多孔質Ａｌ２Ｏ３を、第１に１２０℃の周囲大気においてホットプレート上で１時間乾燥して、コーティング中の水を除去し、それからボックス炉内で周囲大気中において４００℃で５時間アニールした。
【０１４４】
例３９：旅客機内の臭気を低下させる
【０１４５】
本明細書に記載される光触媒組成物を包含する分散液を、薄い接着フィルム上のコーティングとして提供する。この接着フィルムを用いてボーイング７３７の天井をコーティングする。光触媒組成物はオーバーヘッド・ビンの上の発光ダイオード照明設備からの環境光と反応して、空気中の臭気を低下させ得る空気中の反応性の種を生成し得る。
【０１４６】
例４０：食品調製表面を消毒する
【０１４７】
スプレーとして適用される能力がある光触媒樹脂を食品調製工場に提供して、その作業表面をコーティングする。樹脂は、適切に作業表面に結合するために加熱または非加熱状態で適用され得る。工場内の食品と接触をするであろう全ての表面に樹脂をスプレーする。
工場は一般照明のための有機発光ダイオード照明設備を備える。この環境光は樹脂表面と反応し得、それによって表面に酸素ラジカルを作り出す。それらのラジカルは食品コンタミナントと反応し得、それによって食品を安全にする。樹脂を作業表面に適用する結果として、細菌が食品供給中に広がる事例は５０％低下した。
【０１４８】
例４１：冷蔵庫ユニットを消毒する
【０１４９】
ＴＭＡガス試料を次のように調製した。１００％ＴＭＡ溶液（シグマ・アルドリッチ）の５ｃｃｍが十分な精製空気と共に混合され、２０００ｐｐｍ／合成空気流をもたらした。
【０１５０】
約２．１２８インチ直径の円形の開口の直前に、外に向いたＮＭＢ−Ｍａｔｔファンの２４１０ＳＢ−０４Ｗ−Ｂ２９ファンを収めたプラスチック（ポリ乳酸）フレーム（２インチ×３インチ×４．５インチ）を包含する除去システムを構築した。筐体の後部において、８つの正方形の開口（１３／１６×１３／１６インチ）を外側グリル中に形成し、外部環境を筐体の内部と連通させた。上に記載されているように調製した一対の１００ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍフィルター素子（Ｚｒリーン［１：１：０．５モル比］を、正方形の開口と筐体の内部との間の枠組み内に配置した。爾後の試験のランにおいては、上に記載されているように調製された「Ｚｒリッチ」［１：１：１．６モル比］を、正方形の開口と筐体の内部との間の枠組み内に配置した。
【０１５１】
約１０．３立方フィートの総体積（約７．８立方フィートの冷蔵室体積および２．５の冷凍庫体積）を有するハイアール家庭用冷蔵庫（モデル番号ＨＡ−ＩＣＴＧ３０ＳＷ）を、（１）外部注入ポートおよび（２）内部の冷蔵室（７．８立方フィート）と連通した外部サンプリングポート、（３）冷蔵室内に置かれ、読み出しが冷蔵庫の外から可視であるＶＯＣモニター（ＶＯＣ−ＴＲＡＱ、Ｂａｓｅｌｉｎｅ−Ｍｏｃｏｍ、ライオンズ、ＣＯ、ＵＳＡ）、（４）温度および湿度センサー、（５）循環ファン（ＮＭＢ−ＭＡＴ−４７１０ＫＬ−０４Ｗ−Ｂ１０（１２ｖｌｔ、ＤＣ／０．１６Ａ、ミネベアモータマニュファクチャリングＣｏ．［ＮＭＢテクノロジーズＣｏｒｐ］チャッツワース、ＣＡ、ＵＳＡ）、ならびに（６）上に記載されているように作られ、冷蔵室の内部に配置されたフィルター処理システムを包含するように改変した。
【０１５２】
２０００ｐｐｍのＴＭＡ／合成空気混合物の約５５０ｃｃｍを、上に記載されている冷蔵庫に約３分の注入インターバルで注入した。注入中には、循環ファンを約５分間オンのままにした。ＴＭＡ濃度読み取り値（ＶＯＣモニターによって約１０ｐｐｍ）を、相対的に一定の／プラトーの読み取り値に達する間、一般的に約５〜１０分間モニターした。それから除去フィルターシステムをオンにし、試料を１５〜３０分毎に取ることによってＶＯＣモニターおよび検知管でＴＭＡ濃度を連続的にモニターした。追加の「ラン」を、ＰＣａｔフィルターなし（「ブランク」）、１：１：１．６モル比フィルター（Ｚｒリッチ」）、および市販の活性チャコールフィルター（ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ、ロビンズビル、ＮＪ、ＵＳＡ）を用いて行い、試験をやり直した。結果は図１０に示されている。図１０に示されているように、除去フィルターは冷蔵庫の内部体積からＴＭＡを除去した。
【０１５３】
例４２
同じ冷蔵庫システム内に置かれた同じフィルター処理素子／フィルター処理システムを以前の試験から約２時間後に繰り返して、システムの連続的な有効性を評価した。結果は図１１に示されている。
【０１５４】
（ＷＯ３／ＣｅＯ２による酢臭気の除去に関する実験）
試料調製（フィルターＮｏ．１からフィルターＮｏ．５）
加工したＷＯ３の２０００ｍｇ、ＣｅＯ２の１４８５ｍｇ、およびＺｒＯ２ゾルの５６７０ｍｇ（ＺＲ−３０ＢＦ。固体ＺｒＯ２の１７０１ｍｇを含有する）を精製水の１６７７５ｍｇに追加した（１：１：１．６モル比組成物）。
【０１５５】
混合物を、第１にソニケーションバス中に５分間置くことによって分散した。懸濁液をソニケーションプローブによって１０分間混合することによって、光触媒組成物懸濁液の一様なコーティングを得た。
【０１５６】
懸濁液を含有するガラスビーカー中で多孔質セラミックをディッピングし、それを５分間沈んだままにして懸濁液が多孔質セラミックに浸入することを許すことによって、調製された懸濁液を７ｍｍ×１７ｍｍ×５ｍｍ多孔質Ａｌ２Ｏ３セラミック（Ｓｅｌｅｅコーポレーション、ヘンダーソンビル、ＮＣ、ＵＳＡ）上に担持させた。光触媒組成物懸濁液を含浸した７ｍｍ×１７ｍｍ×５ｍｍ多孔質Ａｌ２Ｏ３セラミックをビーカーから引き上げ、余分な懸濁液を重力によって落とした。光触媒組成物を担持した多孔質Ａｌ２Ｏ３を、第１に１２０℃の周囲大気においてホットプレート上で１時間乾燥して、コーティング中の水を除去し、それからボックス炉内で周囲大気中において４００℃で２時間アニールした。従って、フィルターＮｏ．３を調製した。
【０１５７】
フィルターＮｏ．１をフィルターＮｏ．３と同じ様式で調製した。ただし、光触媒組成物は多孔質セラミック上に担持されず、多孔質セラミックだけをフィルターとして用いた。
さらに、フィルターＮｏ．２をフィルターＮｏ．３と同じ様式で調製した。ただし、光触媒組成物はＺｒＯ２ゾルを用いることなしに調製した。
さらにその上に、ＡＣフィルター（活性炭）をフィルターＮｏ．５として用いた。
【０１５８】
２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍのサイズを有するアクリルボックス中に、フィルターＮｏ．１と青色ＬＥＤとファンとを包含する脱臭器具を２３℃の温度および４５から６０％ＲＨの湿度の条件下に配置した。
酢（中国の市販製品）の０．１１ｇを濾紙に包含し、アクリルボックス中に配置されたペトリ皿上に置いた。評価は、パーソナルＴＶＯＣモニターＦＴＶＲ−０１（フィガロ、日本国）を用いて行った。結果は下の表７にＮｏ．１として示した。
さらに、上述のＮｏ．１と同様の評価を、フィルターＮｏ．１の代わりにフィルターＮｏ．２を用いることによって行った。結果を下の表７にＮｏ．２として示した。
さらに、上述のＮｏ．１と同様の評価を、フィルターＮｏ．１の代わりにフィルターＮｏ．３を用いることによって行った。結果を下の表７にＮｏ．３として示した。
さらに、上述のＮｏ．１と同様の評価を、フィルターを用いないことによって行った。結果を下の表７にＮｏ．４として示した。
さらに、上述のＮｏ．１と同様の評価を、フィルターＮｏ．１の代わりにフィルターＮｏ．５を用いることによって行った。結果を下の表７にＮｏ．５として示した。
その上、これらの評価結果は図１２にもまた示されている。
【０１５９】
【表７】
2018516170.tif 000010
【０１６０】
別様に示されていない限り、本明細書および請求項において用いられる成分の量、分子量などの特性、反応条件などを表す全ての数は、全ての場合に用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。従って、それと反対に示されていない限り、本明細書および添付の請求項において示される数的パラメータは、得られることを求められる所望の特性に応じて変わり得る概算である。少なくとも、請求項の範囲への均等論の適用を限定しようとするものとしてではなく、それぞれの数的パラメータは、少なくとも、報告される有効数字の数に照らし、普通の丸め手法を適用することによって解釈されるべきである。
【０１６１】
本発明を記載する文脈において（特に、次の請求項の文脈において）用いられる用語「a」、「an」、「the」、および同様の指示物は、本明細書において別様に示されていないかまたは文脈によって明白に否定されない限り、単数形および複数形両方をカバーすると解釈されるべきである。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書において別様に指されていないかまたはさもなければ文脈によって明白に否定されない限り、いずれかの好適な順序で行われ得る。本明細書において提供されるいずれかおよび全ての例または例示的な文言（例えば、「などの」）の使用は、単に本発明をより良く説明することを意図されており、いずれかの請求項の範囲に限定を課さない。本明細書におけるいかなる文言も、いずれかの請求されていない要素が本発明の実施に必須であることを示すものとして解釈されるべきではない。
【０１６２】
本明細書において開示されている代替的な要素または態様の群は限定として解釈されるべきではない。それぞれの群構成要素は、個別に、または群の他の構成要素もしくは本明細書に見いだされる他の要素とのいずれかの組み合わせで参照および請求され得る。便宜性および／または特許性の理由で、ある群の１つ以上の構成要素がある群において包含または削除され得るということが予期される。いずれかのかかる包含または削除が起こるときには、本明細書は改変された群を含有すると見なされ、それゆえに、添付の請求項において用いられる全てのマーカッシュ群の記述要件を満たす。
【０１６３】
本発明を実施するための本発明者に既知のベストモードを包含するある種の態様が本明細書に記載されている。当然のことながら、それらの記載されている態様の変形は先述の記載を読み取ることによって当業者には明らかとなろう。本発明者は、当業者がかかる変形を適宜使用することを予想し、本発明者は、本発明が具体的に本明細書に記載されるものとは別様に実施されることを意図する。従って、請求項は、適用法令によって認められる請求項に記載される主題の全ての改変および均等物を包含する。その上、上に記載されている要素のいずれかの組み合わせは、本明細書において別様に示されていないかまたはさもなければ文脈によって明白に否定されない限り、その全てのあり得る変形において企図される。
【０１６４】
結びに、本明細書において開示される態様は請求項の原理を例示しているということが理解されるべきである。使用され得る他の改変は請求項の範囲内である。それゆえに、限定ではなく例として、代替的な態様が本明細書の教示に従って利用され得る。従って、請求項は、まさに示され記載されている通りの態様には限定されない。
【０１６５】
本願は２０１５年５月２９日出願の米国仮出願Ｎｏ．６２／１６８，２１０に基づき、その内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【図１Ａ】
2018516170.tif 000011
【図１Ｂ】
2018516170.tif 000012
【図２Ａ】
2018516170.tif 000013
【図２Ｂ】
2018516170.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018516170.tif 000017
【図６】
2018516170.tif 000018
【図７】
2018516170.tif 000019
【図８】
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【図９】
2018516170.tif 000021
【図１０】
2018516170.tif 000022
【図１１】
2018516170.tif 000023
【図１２】
2018516170.tif 000024
【国際調査報告】
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