| 【発明の名称】 |
光触媒機能粒子の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】栗原 英紀
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| 【要約】 |
【課題】有害化学物質等を吸着、光分解する効果並びに光触媒による材料劣化を防止する効果を同時に達成する無機質被覆光触媒機能粒子の製造方法において、簡便かつ安価な製造装置及び方法により、被覆する無機質の構造及び量を制御することを課題とする。
【解決手段】所定濃度の珪酸塩水溶液に所定濃度の硫酸アンモニウム水溶液を注入し、二酸化珪素が過飽和した状態を作成し、当該溶液に光触媒粒子を懸濁して、光触媒粒子に二酸化珪素を被覆することにより、無機質被覆光触媒粒子を得るものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】所定濃度の珪酸塩水溶液に所定濃度の硫酸アンモニウム水溶液を注入し、二酸化珪素が過飽和した状態で光触媒粒子を懸濁して、光触媒粒子表面に疎らに二酸化珪素被覆部を形成した後、アルコールを添加して熟成することを特徴とする二酸化珪素被覆光触媒粒子の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有害化学物質及び細菌の分解除去機能を有する環境浄化材料として用いられる光触媒機能粒子の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、有害化学物質等を吸着、光分解する効果並びに光触媒による材料劣化を防止する効果を同時に達成する光触媒機能を有する粉体または水分散体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化チタン等の光触媒は、紫外光照射により３６０００℃の燃焼に等しい酸化力を示し、消臭、水質浄化、殺菌等の機能を有するが、この力は同時に基材にも作用するため、有機基材を劣化させるという欠点がある。
【０００３】そこで、従来より、光触媒活性と基材劣化防止を同時に達成するため、光触媒を光触媒不活性で、有機物や光を透過する多孔質構造の無機質で被覆する技術等が開発されており、特開平９-２７６７０６、特開平１１−２９０６９２、特開平１１−２８５６３５等により開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の製造方法では、被覆する無機質の構造及び量を制御するには特殊な薬剤、装置及び製造条件が要求され、製造コストが高かった。
【０００５】そこで、本発明は簡便な装置及び一般的な薬剤のみの使用により、被覆する無機質の構造及び量を制御することができる光触媒機能粒子の安価な製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載の光触媒粒子の製造方法は、所定濃度の珪酸塩水溶液に所定濃度の硫酸アンモニウム水溶液を注入し、二酸化珪素が過飽和した状態を作成し、当該溶液に光触媒粒子を懸濁して、光触媒粒子に二酸化珪素を被覆することにより、無機質被覆光触媒粒子を得るものである。製造される粒子構造モデルは図１のようになる。
【０００７】本発明による製造方法において、必要な装置及び薬剤は攪拌容器、珪酸塩、硫酸アンモニウム、光触媒、アルコールのみであり、安価なものであり、製造条件は溶液濃度、攪拌時間等の簡便に設定できるものである。
【０００８】無機質被覆構造を制御するためには、珪酸塩及び硫酸アンモニウム水溶液濃度を調整することが重要であり、珪酸塩水溶液の二酸化珪素濃度は０.０２ｍｏｌ／ｌ以上０．１ｍｏｌ／ｌ以下とする。０．１ｍｏｌ／ｌ以上では、光触媒粒子添加前に二酸化珪素が析出してしまい、二酸化珪素の過飽和状態を作成できず、０．０２ｍoｌ／ｌ以下では光触媒粒子を添加しても二酸化珪素の析出が無いためである。
【０００９】さらに、高い光触媒活性を有するためには、二酸化珪素濃度（ｍｏｌ／ｌ）＞０．０８×硫酸アンモニウム濃度（ｍｏｌ／ｌ）＋０.０４とすることが好ましい。当該濃度範囲では、二酸化珪素が凝集コロイド状態で光触媒粒子表面に析出する溶液状態となり、光触媒粒子表面が部分的にしか被覆されない構造の粒子を得ることができる。ただし、当該溶液状態では、二酸化珪素は光触媒粒子周囲へ析出した後、凝集が止まらないため、アルコールを添加して凝集を止め、熟成させる必要がる。二酸化珪素濃度（ｍｏｌ／ｌ）≦０．０８×硫酸アンモニウム濃度（ｍｏｌ／ｌ）＋０．０４の濃度範囲では、二酸化珪素が凝集せず、均一に光触媒粒子表面を被覆するため、光触媒活性が低下する可能性が高い。
【００１０】無機質被覆量の制御は、添加する光触媒粒子の量と珪酸塩濃度を調整することにより達成できる。珪酸塩に比べ光触媒粒子の割合が上げると、被覆されない光触媒粒子表面積が増大するため、基材劣化防止効果は低下するが、光触媒活性を高めることができる。逆に、光触媒粒子の割合が下げると、被覆されない光触媒粒子表面積が減少するため、光触媒活性は低下するが、基材劣化防止効果を高めるができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明における光触媒粒子としては、光触媒活性の高いアナターゼ型二酸化チタン等が好ましい。当該製造方法は光触媒の粒子サイズによらず適用することができるが、繊維、紙等に練り込む場合は粒子径が１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１２】本発明における珪酸塩としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等が挙げられる。当該製造方法は二酸化珪素の濃度に影響されるため、珪酸塩水溶液を高いｐＨに操作すれば水溶液量を減少させることができる。
【００１３】本発明におけるアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が挙げられ、光触媒粒子を添加から１０分から２０分後添加するのが好ましく、アルコール添加２４時間後、水洗いして熟成を止めるのが好ましい。
【００１４】添加する光触媒粒子重量は珪酸塩重量の２倍から３倍が好ましい。２倍以下では被覆量が多く、光触媒粒子表面が埋没し、光触媒活性が低下し、３倍以上では、光触媒粒子が被覆されず、溶液が白濁する。
【００１５】
【実施例１】二酸化珪素濃度で０．０８ｍｏｌ／ｌの珪酸ナトリウム水溶液と硫酸アンモニウム水溶液０．４ｍｏｌ／ｌを混合し９０ｍｌとする。当該溶液を一定速度で攪拌しながら、当該混合液に二酸化チタン粒子（日本エアロジル社製のＰ−２５）１．４４ｇを添加した。１０分後エタノール１０ｍｌ添加し、２４時間後、水洗して、二酸化珪素で被覆した光触媒粒子水分散体を得た。
【００１６】
【実施例２】実施例１の水分散体を分液ロートで沈降した粒子を分取した後、減圧乾燥して、二酸化珪素で被覆した光触媒粒子粉体を得た。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上に説明したような構成により次のような効果を奏する。本発明の製造方法は特殊な装置を使用せず、操作も簡便であり、さらに有機溶剤も使用しないので、製造コストが低く、廃液による環境問題も生じない。また、二酸化珪素被覆光触媒粒子は、粉体としても、水分散体としても製造することができるので気体処理及び水処理、いずれも可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９９０８２３９１
【氏名又は名称】栗原 英紀
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| 【出願日】 |
平成１３年６月１２日（２００１．６．１２） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３６１０９６（Ｐ２００２−３６１０９６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月１７日（２００２．１２．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１７６９２６（Ｐ２００１−１７６９２６） |
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