(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉアルコキシド系溶液に、Ｈ2Ｏ2及び水を加えて混合し、ＴｉＯの状態にして溶解させ、さらに混合液（Ｒ）をグラインダ容器（５）の内部に収納するとともに、加水分解により生じた沈澱物を前記グラインダ容器に配された粉砕具（６）ですり潰して混合液の状態に戻すことを特徴とするＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法。
【請求項２】
Ｔｉアルコキシド系溶液として、Ｔｉプロポキシド液が選択されることを特徴とする請求項１記載のＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法。
【請求項３】
Ｔｉアルコキシド系溶液を供給するＴｉアルコキシド系溶液供給系（１）と、純水を供給する純水供給系（２）と、Ｈ2Ｏ2を供給するＨ2Ｏ2液供給系（３）と、これらに接続されＴｉアルコキシド系溶液，純水及びＨ2Ｏ2の混合液（Ｒ）を貯留するグラインダ容器（５）と、該グラインダ容器に配され沈澱物を粉砕して混合液に戻す粉砕具（６）とを具備することを特徴とするＴｉＯ2 作製用原料液の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴｉＯ2 は、汚損防止、消臭等の有機物分解機能や防食機能を有しているとともに、ＮＯx 等の廃ガス処理触媒としても機能することが知られている。
【０００３】
これらの各機能を発揮させるためには、機器類や構造物における流体接触面にＴｉＯ2 膜を形成しておいて、被処理流体とＴｉＯ2 膜との接触を頻繁に行なわせ、反応を促進させることが有効な手法となる。
【０００４】
原子炉関連構造材の防食に関連する技術として、技術例：特開平０７−０１２０５６号公報「原子炉構造材及びその防食方法」が提案されている。該技術では、放射光の照射雰囲気に晒される構造材の表面に、チタン酸化物半導体層を一体に配する技術を適用し、還元雰囲気中で構造材の表面にチタン酸化物の粉末溶射を行なうことにより、酸素欠損構造を有するチタン酸化物半導体層を一体に形成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術例では、チタン酸化物の粉末を溶射することによりチタン酸化物半導体層を形成しているために、限定された箇所に集中的に防食処理をすることができるものの、広範囲な構造物に対して適用する場合の労力が大きくなり易く、かつ被処理表面が狭隘部に位置している場合では、適用が困難なものとなる。
【０００６】
一方、Ｔｉ溶液の一つであるＴｉプロポキシドの溶液を被処理物に接触させて、例えば水熱合成法によりＴｉＯ2 を析出させて、被処理物の表面に付着させる技術が有効であるものの、溶液化の際にＴｉプロポキシドの加水分解が生じて、被処理物の表面に対するＴｉＯ2 膜の作製効率が低下し、実用性が損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成するものである。
▲１▼種々のＴｉＯ2 成膜法に適した原料を提供すること。
▲２▼ＴｉＯ2 作製作業の応用範囲を大きくすること。
▲３▼Ｔｉ溶液の安定化を図り、ＴｉＯ2 膜作製までの溶液の損失を低減すること。
▲４▼ＴｉＯ2 膜の水熱合成時におけるＴｉＯ2 の析出条件を正確に設定すること。
▲５▼加水分解によるＴｉ（ＯＨ）4 の析出を防ぐとともに、処理工程実施までの途中におけるＴｉ材料の消失を低減すること。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ｔｉアルコキシド系溶液供給系からＴｉアルコキシド系溶液としてＴｉプロポキシド液を供給し、純水供給系から供給する純水とＨ2Ｏ2液供給系から供給するＨグラインダ容器の内部に収納するとともに、グラインダ容器の内底部にＴｉ（ＯＨ）4 の析出が生じた場合には、回転駆動手段及び昇降手段を作動させて、グラインダ容器の内部に配した粉砕具を昇降及び回転させることにより、Ｔｉ（ＯＨ）4 析出物に圧接力及び剪断力を加えてすり潰し、Ｔｉ溶液をＴｉＯ2 膜作製対象物に対して供給する。
Ｔｉプロポキシド液を水で希釈すると、（１）式の加水分解によりＴｉ（ＯＨ）4 の沈澱物（析出物）が生成され易くなる。
Ｔｉ〔ＯＣＨ（ＣＨ3）2〕4＋４Ｈ2Ｏ
→Ｔｉ（ＯＨ）4 ＋４Ｈ〔ＯＣＨ（ＣＨ3）2〕……（１）
そこで、Ｔｉプロポキシド液にＨ2Ｏ2及び水を加えた状態として、（２）式の反応を生じさせ、溶液に溶解し易いＴｉＯを生成する。
Ｔｉ〔ＯＣＨ（ＣＨ3）2〕4＋４Ｈ2Ｏ＋Ｈ2Ｏ2
→ＴｉＯ2+＋４Ｈ〔ＯＣＨ（ＣＨ3）2〕＋４ＯＨ-＋Ｈ2Ｏ……（２）
ＴｉＯ2+を含む溶液は、Ｔｉ溶液としてＴｉＯ2 膜作製対象物に供給される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法及びその装置の一実施形態について、図１に基づいて説明する。
【００１０】
図１において、符号１はＴｉプロポキシド液供給系（Ｔｉアルコキシド系溶液供給系）、２は純水供給系、３はＨ2Ｏ2液供給系、４は液混合器、５はグラインダ容器、６は粉砕具、７は回転駆動手段、８は昇降手段、９は液移送手段、ＸはＴｉＯ2 膜作製対象物、Ｒは混合液を示している。
【００１１】
前記Ｔｉプロポキシド液供給系１は、Ｔｉアルコキシド系溶液の例えばＴｉプロポキシド液を液混合器４に供給するものである。
【００１２】
前記純水供給系２は、Ｔｉプロポキシド液を希釈するための水（純水）を液混合器４に供給するものである。
【００１３】
前記Ｈ2Ｏ2液供給系３は、水に対して例えば容積比２０％のＨ2Ｏ2を供給するものである。
【００１４】
前記液混合器４は、Ｔｉプロポキシド液供給系１，純水供給系２及びＨ2Ｏ2液供給系３にそれぞれ接続されて、各液を混合状態としてグラインダ容器５に供給するものである。
【００１５】
前記グラインダ容器５は、液混合器４から供給される各液の混合液Ｒを貯留するものであり、粉砕具６が容器壁を貫通して上下及び回転可能な状態に配されている。
【００１６】
前記粉砕具６は、グラインダ容器５のシール部５ａの部分を気密状態で上下及び回転可能に貫通して内底部まで突出させた状態に配され、析出物及び堆積物が生成された場合に、上下運動及び回転運動により、その粉砕を行なうものである。
【００１７】
前記回転駆動手段７は、例えば電動モータ及び減速機の回転力伝達系に、粉砕具６の上下移動を許容するスプライン機構を配して、粉砕具６に接続されてこれを水平回転させるものであり、前記昇降手段８は、エアシリンダ等のアクチュエータにより構成されて、粉砕具６を昇降させる機能を有するものが適用される。
【００１８】
前記液移送手段９は、グラインダ容器５及びＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘに介在状態にかつ接続状態に配されて、ＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘに対してＴｉ溶液を移送するものである。
【００１９】
以下、ＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法について説明すると、Ｔｉプロポキシド液供給系１，純水供給系２及びＨ2Ｏ2液供給系３から、Ｔｉプロポキシド液，純水及びＨ2Ｏ2を液混合器４に供給して、各液を混合状態とするとともに、これらの混合液Ｒをグラインダ容器５に供給して貯留すると、前述した（１）式に示すＴｉプロポキシド液の加水分解により、Ｔｉ（ＯＨ）4 が生成（析出）されて分離し、沈澱物が発生し難くなる。
【００２０】
しかしながら、沈澱物が全く発生しないということではないので、発生した沈澱物：Ｔｉ（ＯＨ）4 は、回転駆動手段７及び昇降手段８の作動に基づく粉砕具６の上下運動及び回転運動により、圧接力及び剪断力が加わってすり潰されて消滅するとともに、当初のＴｉプロポキシド液に戻されるが、再び加水分解される不安定な状態となる。
【００２１】
そこで、Ｔｉアルコキシド系溶液にＨ2Ｏ2及び水を加えた状態とすると、前述した（２）式に示す反応により、溶液に溶解し易いＴｉＯが生成される。
ＴｉＯを含む溶液は、Ｔｉ溶液としてＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘに供給される。
【００２２】
上述のＴｉ溶液は、ＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘの周囲の環境を高温高圧雰囲気とするとともに、必要に応じて加圧雰囲気とする方法を併用し、ＴｉＯ2 を析出させてＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘの表面に付着させる等の用途に使用される。
Ｔｉ溶液が、高温高圧雰囲気の環境におかれると、加水分解を生じて、ＴｉＯ2 の分離が促進された状態となり、分離したＴｉＯ2 がＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘの表面に結晶化した状態で付着する。
【００２３】
ＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘが、例えば原子炉の内部構造物である場合には、原子炉の運転時に炉心から発生する大量の放射線やチェレンコフ放射光により、ＴｉＯ2 の部分に光電極反応を生じさせて、ＴｉＯ2 膜作製対象物Ｘの表面またはその近傍の腐食電位を下げ、金属が腐食され難い条件、防食効果が出現すると期待される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係るＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法及びその装置を適用することにより、以下の効果が得られる。
（１）  Ｔｉアルコキシド系溶液に、Ｈ2Ｏ2及び水を加えて混合液の状態とするとともに、ＴｉＯを溶解した状態として供給することにより、種々のＴｉＯ2 成膜法に適した原料を容易に提供することができる。
（２）  ＴｉＯを溶解したＴｉ溶液を供給することにより、ＴｉＯ2 膜を作製する際の応用範囲を拡大することができる。
（３）  ＴｉＯを溶解したＴｉ溶液とすることにより、Ｔｉ溶液の安定化を図り、ＴｉＯ2 膜作製までの溶液の損失を低減することができる。
（４）混合液にＴｉＯを溶解しておくことにより、ＴｉＯ2 膜の水熱合成時におけるＴｉＯ2 の析出条件を正確に設定することができる。
（５）  沈澱物の破砕とＴｉＯへの誘導とにより、加水分解によるＴｉ（ＯＨ）4 の析出を防ぐとともに、処理工程実施までの途中におけるＴｉ材料の消失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＴｉＯ2 作製用原料液の製造方法及びその装置の第１実施形態を示す結線図である。
【符号の説明】
１  Ｔｉプロポキシド液供給系（Ｔｉアルコキシド系溶液供給系）
２  純水供給系
３  Ｈ2Ｏ2液供給系
４  液混合器
５  グラインダ容器
５ａ  シール部
６  粉砕具
７  回転駆動手段
８  昇降手段
９  液移送手段
Ｘ  ＴｉＯ2 膜作製対象物
Ｒ  混合液
【図１】
0004016442.tif 000002