(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着体と光触媒体とを含む有機物質分解材であって、
前記光触媒体は、この光触媒体を構成する金属成分とは異なる白金を担持したものであり、
前記吸着体はゼオライトが金属イオン交換されたものであり、かつ、そのイオン交換金属は、アンチモン、白金、または、パラジウムを含むものであることを特徴とする有機物質分解材。
【請求項２】
請求項１に記載の有機物質分解材であって、前記吸着体と前記光触媒体との重量比は５０／５０であることを特徴とする有機物質分解材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の有機物質分解材であって、板状、鎖状の結晶構造を有する無機粉末をさらに有することを特徴とする有機物質分解材。
【請求項４】
請求項３に記載の有機物質分解材であって、無機系バインダーをさらに有し、前記無機粉末は、前記無機系バインダーに体して５０ｗｔ％以下としたことを特徴とする有機物質材。
【請求項５】
請求項３または４に記載の有機物質分解材であって、
塩基材料をさらに有することを特徴とする有機物質分解材。
【請求項６】
請求項５に記載の有機物質分解材であって、前記有機物質分解材に前記バインダーまたは前記有機物質分解材の調合の際、各種材料の均一分散化、安定化を計るための分散剤、界面活性剤を混合した場合において、それぞれの添加物による光触媒体の電子捕捉効果を抑えるために前記塩基材料を混合することを特徴とする有機物質分解材。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の有機物質分解材であって、
前記光触媒体は酸化チタンであり、前記イオン交換金属はアンチモンであることを特徴とする有機物質分解材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空質浄化等に用いられる有機物質分解材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、特開平１−２１８６３５号公報、特開平１−１８９３２１号公報、特開平１−１８９３２２号公報には、冷蔵庫の汚臭成分の除去等を目的として、ハニカム状、スポンジ状、あるいは板状、粒状などの吸着体の表面に光触媒体を設けた有機物質分解材や、吸着体に光触媒体を練り込んだ脱臭装置がある。また、特開平２−２６１３４１号公報、特開平７−１６４７３号公報には、ゼオライトからなる吸着体上に光触媒体（酸化チタン）を担持して構成された有機物質分解材がある。これらの有機物質分解材は、光触媒体の光触媒作用を利用して、光触媒体に対して紫外線等の光を照射することで、各種雰囲気中の汚臭成分（汚臭を放つ有機物質等）を分解するものであり、さらには、吸着体を併用して汚臭成分を吸着させることで、光触媒体の光触媒活性を向上させて、汚臭ガスの分解効率を向上させている。
【０００３】
これらの有機物質分解材においては、次のような作用により汚臭成分の分解を行っている。すなわち、上述した光触媒体に対して紫外線等の光を照射すると、光触媒体表面部位において励起が生じ、価電子帯に存在している電子がバンドギャップを飛び越えて伝導帯へ移動する。これにより電子の無くなった価電子帯には正孔（ｈ+）ができて酸化反応が起こり、一方の伝導帯には電子（ｅ-）が入って還元反応を起こす。このような反応を光触媒反応と呼び、光触媒体に接した汚臭成分は、光触媒反応により分解される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の有機物質分解材は、多種多様な汚臭成分の除去には適しておらず、特に、アセトアルデヒドの除去効果が不十分であるという課題があった。これは、有機物質分解材内に混合する吸着体として、アセトアルデヒドを効率よく吸着することができるものがないことに起因していた。
【０００５】
したがって、本発明においては、アセトアルデヒドを含む多種多様な有機物質の分解が可能な有機物質分解材の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のような手段によって、上述した課題の解決を達成している。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、吸着体と光触媒体とを含む有機物質分解材であって、前記光触媒体は、この光触媒体を構成する金属成分とは異なる白金を担持したものであり、前記吸着体はゼオライトが金属イオン交換されたものであり、かつ、そのイオン交換金属は、アンチモン、白金、または、パラジウムを含むものであることに特徴を有しており、これにより、次のような作用を有する。すなわち、アンチモン、白金、または、パラジウムにより金属イオン交換された吸着体は吸着性が向上し、これにより汚臭成分の分解効率が高まるとともに、特に、アセトアルデヒドの吸着性が向上し、これによりアセトアルデヒドの分解効率が高まる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機物質分解材であって、前記吸着体と前記光触媒体との重量比は５０／５０であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の有機物質分解材であって、板状、鎖状の結晶構造を有する無機粉末をさらに有することに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、板状、鎖状の結晶構造を有する無機粉末を含むことにより、この有機物質分解体を膜状にした場合において、その膜は粒界強度が増して膜強度が向上する。さらには、板状、鎖状の結晶構造を有する無機粉末を含むことにより膜は多孔質となってその光触媒活性が向上する。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の有機物質分解材であって、無機系バインダーをさらに有し、前記無機粉末は、前記無機系バインダーに体して５０ｗｔ％以下としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に係る有機物質分解材であって、塩基材料をさらに有することに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、板状、鎖状の結晶構造を有する無機粉末のなかには固体酸物質を含むものがあるが、そのような無機粉末を用いる場合には、固体酸物質の影響により、光触媒体の光触媒活性は損なわれることになる。そこで、本発明では、膜中に塩基材料を含有させることで、光触媒活性に悪影響を及ぼす固体酸物質を擬似中和させることができ、光触媒活性の低下を防止することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の有機物質分解材であって、前記有機物質分解材に前記バインダーまたは前記有機物質分解材の調合の際、各種材料の均一分散化、安定化を計るための分散剤、界面活性剤を混合した場合において、それぞれの添加物による光触媒体の電子捕捉効果を抑えるために前記塩基材料を混合することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の有機物質分解材であって、前記光触媒体は酸化チタンであり、前記イオン交換金属はアンチモンであることに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、白金を担持した酸化チタンからなる光触媒体では、イオン交換金属の電子捕捉効果により、光触媒体（酸化チタン）の還元反応を阻害する傾向がある。しかしながら、イオン交換金属として用いるアンチモンは半導体であるために、電子捕捉効果の影響が少なくなり、光触媒体の還元反応の阻害が少なく、したがって、有機物質の分解作用は悪化しにくくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の有機物質分解材を用いた有機物質分解体の基本構造を図１を参照して説明する。
【００１６】
この有機物質分解体は、ガラス、金属、セラミック、プラスチック等からなる繊維製品や、同様の材料からなる板状、線状、管状の成形品等からなる基材１と、この基材１の表面に設けられた光触媒膜２とを備えている。光触媒膜２は、図示はしないが、有機物質分解体を含有している。有機物質分解体は、異種金属担持光触媒体と吸着体とを含有している。吸着体は、金属イオン交換されたゼオライト（ゼオライトが含有する水素あるいはナトリウムの一部を金属で置換したもの）から構成されている。光触媒体としては、Ｔi（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍo（モリブデン）、Ｓi（シリコン）、Ｐt（白金）、Ｒa（ラジウム）、Ｃe（セリウム）、Ｉn（インジウム）、Ｃd（カドミウム）、Ｇa（ガリウム）、Ｃr（クロム）、Ｐb（鉛）、Ｓn（スズ）等の単体またはこれらのうちの少なくとも一つを含む化合物、ないし、酸化物、ないし合金を用いることができる。そして、これらの光触媒体のなかでも、安全性、コストからみて酸化チタンが実用的である。
【００１７】
光触媒体として酸化チタンを選択する場合には、その結晶構造はアナターゼ型が適しているが、ルチル型でもよい。さらには、これら光触媒体の表面に光触媒体より微小な超微粒子（例えば、粒経１０ｎｍ以下程度）異種金属（光触媒体を構成する金属とは異なる金属）単体、またはその酸化物を１種以上担持させてもよい。このような異種金属を光触媒体に担持することでその光触媒活性がさらに向上したものとなる。なお、ここで用いることができる異種金属としては、Ｐt（白金）、Ａg（銀）、Ｐd（パラジウム）、Ａu（金）、Ｃu（銅）、Ｃo（コバルト）、Ｆe（鉄）、Ｎi（ニッケル）等が挙げられる。
【００１８】
ゼオライトを構成する水素あるいはナトリウムの一部と置換するイオン交換金属としては、Ｓｂ（アンチモン）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）から選択した金属の単体、または複合化したもの（例えば、合金、酸化物等）を用いる。このようなイオン交換金属を用いることで、ゼオライト（吸着体）のアセトアルデヒドを含む有機物質の吸着性能が向上する。有機物質（アセトアルデヒドを含む）の吸着性能については、測定結果に基づいて後述する。
【００１９】
次に、このように構成された有機物質分解材の製造方法を説明する。
【００２０】
まず、粒経５〜１００ｎｍ程度の光触媒体の微粒子粉末（例えば、白金等の異種金属を担持したアナターゼ型酸化チタン粉末）と、周期律表第５ａ族、第５ｂ族、第８族から選択した金属（例えばアンチモン）をイオン交換金属とする金属イオン交換ゼオライトと、無機系バインダーとを調合して、有機物質分解材を作成する。作成する有機物質分解材としては、バインダー固形分に対して光触媒体粉末を２０〜８０ｗｔ％程度含有させるのが好ましい。
【００２１】
そして、この有機物質分解材を、金属、セラミック、プラスチック、ガラスなどからなる繊維製品、板状成形品、管状成形品、綿状成形品からなる基材１の表面に塗布する。塗布方法としては、例えば、スプレーコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、スピンコーティング、刷毛塗り等が実施できる。そして、このような塗布工程を経たのち、一般雰囲気中で、１００〜４００℃、２ｈ〜２０ｍｉｎで焼成する。ただし、プラスチック基材を用いるとき、コルコート社製シリカバインダー等、常温〜７０℃で乾燥可能な無機バインダーを用い、基材と光触媒体粉末とを接触させないよう塗布する。例えば、常温乾燥可能な無機バインダー塗料のみ、塗布乾燥後、同無機バインダーを用いた光触媒塗料を塗布する。
【００２２】
なお、上記した有機物質分解材を調合する際に、上記した無機系バインダーに対して、板状、鎖状の結晶構造を有するマイカ（含水硅酸アルミニウムカリウム），ウェットタルク（天然含水硅酸マグネシウム）等を単独または複合した無機粉末を約５０ｗｔ％以下混合して有機物質分解材とする。このような有機物質分解材を用いることにより、製膜した光触媒膜２は多孔質となり、製膜後の触媒活性が向上することになる。さらには、上記無機粉末を混合することにより製膜した光触媒膜２の粒界強度が増して膜強度が向上することになる。
【００２３】
しかしながら、このような無機粉末と異種金属担持光触媒体粉末とを混合して作製した有機物質分解材は、バインダー中や無機粉末中に固体酸物質が含まれることがあるが、そうすると、その固体酸物質の影響により光触媒活性が損なわれてしまう。そこで、有機物質分解材中に、酸化カルシウム（ＣaＯ）、炭酸カルシウム（ＣaＣＯ3）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、水酸化ナトリウム（ＮaＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等の固体塩基粉末も同時に適量混合する。これにより、光触媒活性に悪影響を及ぼすことが懸念される固体酸物質を固体塩基粉末により疑似中和させることができ、固体酸物質の影響による光触媒活性の低下を防止することができる。
【００２４】
なお、固体塩基の混合量は、使用するバインダー等の混合物質、固体塩基の種類によって異なり、その混合物に含まれる固体酸物質の混合量等を考慮した上で、適量の固体塩基を混合する。
【００２５】
さらに、各種有機物質分解材の調合の際、各種材料の均一分散化、安定化を計るために分散剤、界面活性剤等を混合しても良い。この時もまた、それぞれの添加物中に固体酸物質の様な電子捕捉効果を有する物質が含まれる場合、固体塩基粉未を適量増量して膜材料とする。
【００２６】
以上の様にして調製した有機物質分解材の製膜化の際して、基材は使用目的に応じて材質、形状、構造は製膜可能なものなら上記した物以外でも良く、製膜方法も膜を形成しうる方法なら上記以外の方法でも良い。
【００２７】
以下、本発明における有機物質分解材の形成方法およびそれらを応用した製品の実施例を添付図面を参照して更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではないのはいうまでもない。
【００２８】
実施例
（１）有機物質分解材の検討
まず、大研化学工業（株）社製の光触媒体の粉末（粒径７０ｎｍのルチル型酸化チタンの表面に粒径１．５ｎｍの白金を担持した）０．５ｇと、ゼオライト単体からなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ａを作製した。同様に、大研化学工業（株）社製の上記光触媒体の粉末０．５ｇと、銅（Ｃu）イオン交換ゼオライトからなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ｂを作製した。同様に、大研化学工業（株）社製の上記光触媒体の粉末０．５ｇと、アンチモン（Ｓb）イオン交換ゼオライトからなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ｃを作製した。同様に、大研化学工業（株）社製の上記光触媒体の粉末０．５ｇと、パラジウム（Ｐd）イオン交換ゼオライトからなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ｄを作製した。同様に、大研化学工業（株）社製の上記光触媒体の粉末０．５ｇと、白金（Ｐt）イオン交換ゼオライトからなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ｅを作製した。同様に、大研化学工業（株）社製の上記光触媒体の粉末０．５ｇと、微粉末活性炭からなる吸着体０．５ｇとを秤量して混合してなる有機物質分解材ｆを作製した。
【００２９】
このようにして作製した有機物質分解材ａ〜ｆをそれぞれ皿に広げた状態で、送風ファンを配置した容量２７Ｌのアクリルボックス内に個別に配置した。そして、各アクリルボックス内において、タバコ１／５本を燃焼させ、さらにそのうえからアクリルボックス内にキシレンガスを注入した。
【００３０】
このように設定したアクリルボックス内の各種有機物質（汚臭成分）に対して、３０分間、ブラックライトにて紫外線を前記アクリルボックス内に照射したうえで、各種有機ガス成分（汚臭成分）の吸着分解を行い、そのガス濃度を（株）ガステック社製の検知管および北川式検知管を用いて測定した。その結果を図２に示す。
【００３１】
図２から明らかなように、各有機ガス成分の除去率全般について、本発明の実施例品である有機物質分解材ｃ、ｄ、ｅでは、従来例品である有機物質分解材ａ、ｆに比べて向上しているのがわかる。また、アセトアルデヒドの除去率において、本発明の実施例品である有機物質分解材ｃ、ｄ、ｅは、従来例品である有機物質分解材ａ、ｆに比べて向上しているのがわかる。さらには、Total除去率［（アンモニア除去率＋アセトアルデヒド除去率×２＋酢酸除去率）／４］においても、本発明の実施例品である有機物質分解材ｃ、ｄ、ｅでは、従来例品である有機物質分解材ａ、ｆに比べて向上しているのがわかる。
【００３２】
（２）有機物質分解材を用いた光触媒膜の製作例
・日産化学工業（株）社製の無機バインダーであるスノーテックスＯ（主成分：コロイダルシリカ２０．５ｗｔ％含有）１００ｇと、
・大研化学工業（株）社製の光触媒体の粉末（粒径７０ｎｍのルチル型酸化チタンの表面に粒径１．５ｎｍの白金を担持した）２０．５ｇと、
・脇田砿業（株）社製の＃５５００マイカ粉末（化学名：含水硅酸アルミニウムカリウム、主成分：ＳiＯ2約４３．３ｗｔ％，Ａl2Ｏ3約４１．９ｗｔ％等）５．１ｇと、
・炭酸カルシウム粉末０．０５１ｇと、
を混合して、膜材料ｈを形成した。
【００３３】
そして、この膜材料ｈに、アンチモン（Ｓｂ）イオン交換ゼオライトを２０．５ｇ混合して、有機物質分解材ｉを作製した。同様に、上記膜材料ｈに、パラジウム（Ｐｄ）イオン交換ゼオライト２０．５ｇ混合して有機物質分解材ｊを作製した。同様に、上記膜材料ｈに、銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを２０．５ｇ混合して有機物質分解材ｋを作製した。
【００３４】
そして、アセトンにて表面を脱脂したアルミニウム基板（６０×１６０ｍｍ、表面はクロメート処理済）に対して、上記有機物質分解材ｉ、ｊ、ｋをスプレーコーティングにて製膜処理を施したのち、２００℃にて焼成することで、光触媒膜Ｉ（有機物質分解材ｉを含有）、光触媒膜Ｊ（有機物質分解材ｊを含有）、光触媒膜Ｋ（有機物質分解材ｋを含有）をそれぞれ作製した。
【００３５】
（２）光触媒活性試験
送風ファンを配置した容量２７Ｌのアクリル製容器内に作製した光触媒膜Ｉ、Ｊ、Ｋをそれぞれ２試料づつ設置したうえで、前記容器内にアセトアルデヒドを１００ｐｐｍ注入した。その後、ブラックライトにて紫外線を前記容器内に照射して北川検知管にて容器内のアセトアルデヒド濃度の測定を行った。試験結果を図３に示す。
【００３６】
図３から明らかなように、酸化チタンに白金を担持した光触媒体を含有する有機物質分解材では、次のような特徴があることがわかる。すなわち、銅（Ｃu）交換ゼオライトやパラジウム（Ｐd）イオン交換ゼオライトを吸着体として含有する光触媒膜Ｋ（有機物質分解体ｋ）や、光触媒膜Ｊ（有機物質分解体ｊ）では、紫外線の照射時間が長くなっても、アセトアルデヒドの濃度が減少することはなく一定である。これに対して、アンチモン（Ｓb）イオン交換ゼオライトを吸着体として含有する光触媒膜Ｉ（有機物質分解体ｉ）では、紫外線の照射時間が長くなるにつれて、アセトアルデヒドの濃度が減少している。つまり、アンチモン（Ｓb）イオン交換ゼオライトを吸着体として含有する光触媒膜Ｉ（有機物質分解体ｉ）は、銅（Ｃu）イオン交換ゼオライトやパラジウム（Ｐd）イオン交換ゼオライトを吸着体として含有する光触媒膜Ｋ（有機物質分解体ｋ）や、光触媒膜Ｊ（有機物質分解体ｊ）に比べてアセトアルデヒドの分解効率が高くなっていることがわかる。これは、次のような理由によるものと思われる。
【００３７】
異種金属として白金を担持した光触媒体と、金属イオン交換ゼオライトを含有する有機物質分解材では、イオン交換金属の電子捕捉効果により、前述した固体酸物質（バインダー中や無機粉末中に固体酸物質が含まれる）と同様、光触媒体の還元作用を阻害する傾向にある。そのため、銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトやパラジウム（Ｐｄ）イオン交換ゼオライトを吸着体として含有する光触媒膜Ｋ（有機物質分解体ｋ）や、光触媒膜Ｊ（有機物質分解体ｊ）では、時間とともに、アセトアルデヒドの分解効率が低下し、これにより、紫外線の照射時間が長くなっても、アセトアルデヒドの濃度は変化しない。
【００３８】
これに対して、白金担持光触媒体と、アンチモン（Ｓｂ）イオン交換ゼオライトとを含有する有機物質分体Ｉでは、アンチモン（Ｓｂ）が半導体であるために電子捕捉効果の影響が少なく、そのために、時間が経過してもアセトアルデヒドの分解効率はあまり低下しない。したがって、紫外線の照射時間が長くなるにつれて、アセトアルデヒドの吸着、分解が進行してその濃度が低下する。
【００３９】
なお、白金担持光触媒体を含有する有機物質分解材では、有機物質分解体ｊ（光触媒膜Ｊ）の測定結果から明らかなように、パラジウム（Ｐｄ）イオン交換ゼオライトであっても、電子捕捉効果の影響を抑えることが若干ながら可能であり、そのために、時間が経過してもアセトアルデヒドの分解効率の低下は比較的少なくなっている。したがって、紫外線の照射時間が長くなるにつれて、アセトアルデヒドの吸着、分解が若干ながら進行してその濃度は多少とも低下している。
【００４０】
以上のようなアセトアルデヒドの分解効率の維持は、酸化チタンに白金を担持した光触媒体を含有する有機物質分解材において、有効となる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属イオン交換された吸着体として、アンチモン、白金、または、パラジウムをイオン交換金属として含むゼオライトを用いることで、各種有機物質（特に、アセトアルデヒド）の吸着分解能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機物質分解材を用いた有機物質分解体の基本構造を示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る有機物質分解体の有機物質の除去率の測定結果を示す図ある。
【図３】本発明の一実施の形態に係る有機物質分解体を用いた光触媒膜のアセトアルデヒドの分解効果の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１    基材
２    光触媒膜
【図１】
0003740311.tif 000002
【図２】
0003740311.tif 000003
【図３】
0003740311.tif 000004