JP3956598B2 - Photocatalyst and method for producing photocatalyst - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常温硬化性の光触媒膜を備えた光触媒体および光触媒体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
消臭、防汚およびまたは抗菌を行うために、光触媒膜を用いること知られている。
【0003】
光触媒膜は、紫外線照射を受けて、その光エネルギーを吸収すると、光触媒膜を構成して光触媒作用を呈する半導体に電子とホールが生成する。電子とホールは、膜表面にある酸素や水と反応して活性酸素や他の活性なラジカルなどを生じ、有機物からなる汚れや臭いの成分を酸化還元して分解する。
【0004】
光触媒作用のある物質のうち、現在最も有望視されているのは酸化チタンである。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できる物質であるからである。
【0005】
近時、光触媒膜の有用性に注目して、建材、照明器具およびランプなど幅広い物品に光触媒膜を形成しようとする動きが活発である。
【0006】
光触媒膜の製造方法には種々あるが、ディップ法と超微粒子分散液コーティング法とが一般的に用いられている。
【0007】
ディップ法は、基体に光触媒膜を構成する金属のアルコキシドたとえば光触媒膜が酸化チタンである場合には、チタンのアルコキシドを含む塗布液を塗布し、400〜500℃の温度で焼成して光触媒膜を形成する方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、膜強度に優れるために耐久性がある。
【0008】
超微粒子分散液コーティング法は、酸化チタンなどの光触媒性の超微粒子を水やイソプロピルアルコールなどからなる溶媒中に分散させた分散液を基体に塗布し、焼成して光触媒膜を得る方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、結晶性が高く、光触媒性に優れている。
【0009】
一方、常温硬化性の結着材を用いた光触媒体も開発され、非耐火性の基体に光触媒膜を比較的低温で形成できるようになった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ディップ法により得られた光触媒膜は、高温で長時間焼成しないと、膜表面における結晶性が十分でなく、光触媒性が低いという問題がある。また、基体がソーダライムガラスなどの軟質ガラスの場合には、ガラスの軟化温度が比較的低いので、所要の高温で焼成できないので、十分な光触媒性を得ることが困難である。
【0011】
これに対して、超微粒子分散液コーティング法により得られた光触媒膜および常温硬化性の結着材を用いた光触媒膜においては、光触媒膜の基体との付着性を十分に得にくい。また、有機質の結着材を用いている場合には、その結着材にクラックが発生しやすい。さらに、下地層の乾燥が不十分であることによっても、光触媒膜にクラックが発生する。このようにクラックが発生すると、白濁などにより透過率の低下が発生するといった問題がある。
【0012】
本発明は、付着強度、光触媒作用および光触媒膜強度が高い常温硬化性の光触媒体および光触媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の光触媒体は、基体と;Al、Zr、Si、Ti、Zn、Mg、Y、In、Sn、TaおよびSbのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が10〜100nmの範囲内で、かつ平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態でSi化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された下地層と;
Al、Zr、Si、Ti、Zn、Mg、Y、In、Sn、TaおよびSbのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなる平均粒径10〜100nmの金属酸化物超微粒子をSi化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された少なくとも表面が多孔質な下地層と;平均粒径が下地層の金属酸化物長微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材により結着してなり、下地層上に配設された光触媒膜と;を具備していることを特徴としている。
【0014】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0015】
<基体について>
基体は、光触媒膜を担持するもので、専ら光触媒膜の担持を目的とする部材はもちろんのこと、元来光触媒膜の担持を目的としない他の機能のために形成されるもの(以下、「機能体」という。)であることを許容する。
【0016】
機能体としては、たとえばタイル、窓ガラス、天井パネルなどの建築材、壁紙、カーテンなどの内装材や、厨房用および衛生用の器材、家電機器、照明用器材、消臭用または集塵用フィルター、などさまざまな任意所望の部材を基体とすることができる。
【0017】
基体の材料としては、金属、ガラス、セラミックス(磁器を含む。)、陶器、石材などの耐火性の材料はもとより、常温硬化性の光触媒膜を用いるとともに、多孔質下地層をも常温硬化性にすることにより、合成樹脂、木材、紙および布地などの可燃性材料すなわち非耐火性の基体を用いることができる。
【0018】
<下地層について>
下地層は、光触媒膜と基体との間に介在して光触媒膜の付着性を改善したり、光触媒体の光学特性を向上したりする目的で用いられる。したがって、下地層は、光触媒膜を形成する前に基体の表面に形成される。
【0019】
本発明において用いる下地層は、少なくとも表面が多孔質であると、その下地層の上に光触媒膜を形成すると、多孔質のために下地層の表面に形成された凹凸内に光触媒膜が入り込んだ状態になる。
【0020】
また、下地層は、Al、Zr、Si、Ti、Zn、Mg、Y、In、Sn、TaおよびSbのグループか選択された一種または複数種の金属の金属酸化物からなり、かつ平均粒径10〜100nm、好適には10〜40nmの超微粒子をSi化合物を主体とする結着材により結着することにより、好ましくは表面が多孔質に形成されている。この多孔性は、好適にはモル比が40〜90%の範囲に設定される。なお、金属酸化物超微粒子の平均粒径が100nmを超えると、下地層が白濁しやすくなるとともに、機械的強度が低下して脆くなる。
【0021】
下地層中の金属酸化物微粒子は、平均粒径10〜100nmの範囲内であるとともに、平均粒径が2種以上に異なっている。たとえば、平均粒径20nmの金属酸化物微粒子と、平均粒径60nmの金属酸化物微粒子とが混合している。金属酸化物微粒子の上記平均粒径中における粒径の分布は、平均粒径に対して半値幅で±5nm程度にすることができる場合が多いが、この場合には粒径20nmをピークとしてその前後15〜25nmの範囲に半値幅が正規分布している第1の粒径グループと、粒径60nmをピークとしてその前後55〜65nmの範囲に半値幅が正規分布している第2の粒径グループとからなる。しかし、本発明において、平均粒径中の半値幅の粒径分布範囲は、上記の例より幅が狭くてもよいし、広くてもよい。
【0022】
下地層中の金属酸化物微粒子の種類は、一種および複数種のいずれでもよい。また、複数種の金属酸化物微粒子を用いる場合、平均粒径ごとに金属酸化物微粒子の種類を異ならせることができるし、それぞれの平均粒径ごとに複数種の金属酸化物微粒子を用いることができる。
【0023】
本発明において、下地層中に含まれる金属酸化物微粒子の平均粒径を判定するには、以下の方法によるものとする。すなわち、光触媒体の断面を電子顕微鏡で5万倍に拡大して写真撮影し、得られた電子顕微鏡写真中の長さ5cmの範囲内における金属酸化物微粒子の粒径を写真から測定して、粒度分布を求める。粒度分布中のピークの粒径をもって平均粒径とする。下地層中に複数種の平均粒径の金属酸化物微粒子が混合していれば、複数のピークが表れる。この方法は、得られる平均粒径が実際の平均粒径より若干小さくなる傾向があるが、概ねにおいて良好な相関を示す。
【0024】
このように、下地層は、金属酸化物から構成されているため、一般的に透明性を備えていて、しかも後述する酸化チタン超微粒子を主成分とする光触媒膜との相性が良好であるため、光触媒膜を基体に強固に付着させることができる。
【0025】
さらに、下地層の少なくとも表面を多孔質にして凹凸面を形成する場合には、どのような手段によってもよいが、金属酸化物微粒子の平均粒径が光触媒膜を構成する酸化チタンの超微粒子の平均粒径より大きいため、金属酸化物微粒子間に凹みや空隙が生じ、少なくともこれにより表面が多孔質になる。
【0026】
次に、金属酸化物微粒子を結着するには、Si化合物を主体とする結着材を用いる。そして、金属酸化物微粒子を結着材を形成する結着材形成材料を含む溶媒中に分散させた塗布液を調整して、これを期待の表面に塗布し、一般的には15〜300℃、好ましくは80〜300℃の範囲で焼成することにより、下地層を形成することができる。しかし、常温硬化性のSi化合物を主体とする結着材を用いることもできる。常温硬化性のSi化合物を主体とする結着材としては、たとえばメチル基を含むオルガノモノシランおよびメチル基を含むオルガノシランオリゴマーからなるグループから選択された少なくとも一種に硬化触媒を添加したものを用いることができる。なお、硬化触媒としては、たとえば酸、アルカリ、亜鉛化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物からなるグループから選択された少なくとも一種を用いることができる。また、OH基を有しない有機溶媒にポリシラザンと酸化触媒とを配合した組成物からなる結着材溶液に金属酸化物超微粒子を分散させてなる塗布液を調整し、下地層上に塗布し、乾燥して、下地層を形成することもできる。なお、下地層を上述したように常温硬化性の結着材を用いて形成する場合に、15〜100℃で硬化するように構成することができる。また、塗布液を基体に塗布する方法としては、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、刷毛塗り法、スポンジ塗り法などを採用することができる。
【0027】
さらに、下地層を構成する金属酸化物微粒子は、その屈折率が光触媒膜の屈折率より小さいことにより、たとえばソーダライムガラスのように屈折率の小さな基体と屈折率の大きな光触媒膜との中間の屈折率を有する下地層を形成して、屈折率の傾斜構造を実現することができる。傾斜構造にすることにより、互いに接触する基体、下地層および光触媒膜の間における屈折率の差を小さくして光干渉の発生を抑制することができる。
【0028】
さらにまた、下地層は、任意所望の膜厚に形成することができる。たとえば、50nm〜数μmの下地層を容易に得ることができる。
【0029】
<光触媒膜について>
光触媒物質は、酸化チタンTiO2の超微粒子を主体とする。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できるので、光触媒物質として、現在最も有望視されている。
【0030】
また、酸化チタンには、その結晶構造としてルチル形とアナターゼ形とがある。光触媒作用は、アナターゼ形の方が優れているといわれている。したがって、本発明においては、アナターゼ形の酸化チタンを用いるのが好適である。しかし、実際的にはアナターゼ形にルチル形が混合して形成される場合も多く、しかも、酸化チタンの超微粒子を用いる場合には、上記両結晶構造が混在していても実用的な光触媒作用を得ることができるから、本発明においては、両者の混合した態様を許容する。さらに、それらの混合比の如何によって有機物の分解性が変化する。
【0031】
さらに、本発明においては、光触媒膜中に副成分として、酸化チタンの超微粒子以外の光触媒性金属酸化物超微粒子が添加されていてもよい。その他の光触媒物質としては、以下のものがある。WO3、LaRhP3、FeTiO3、Fe2O3、CdFe2O4、SrTiO3、CdSe、GaAs、GaP、RuO2、ZnO、CdS、MoS3、LaRhO3、CdFeO3、Bi2O3、MoS2、In2O3、CdO、SnO2などである。これらの物質を1種または複数種を混合して用いることができる。
【0032】
なお、TiO2、WO3、SrTiO2、Fe2O3、CdS、MoS3、Bi2O3、MoS2、In2O3、CdOなどは等価電子帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値が伝導帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値よりも大きいため、酸化力の方が還元力よりも大きく、有機化合物の分解による消臭作用、防汚作用または抗菌作用に優れている。また、上記各物質の中で原料コストの面においては、Fe2O3およびZnOが優れている。
【0033】
さらにまた、本発明において、酸化チタン超微粒子は、平均粒径が10nm以下、好適には4〜10nmの微粒子の形で用いる。そして、上記超微粒子は、その形状がなるべく球形に近く、しかも粒径のばらつきが少なくて結晶性の良好な微粒子であることが好ましい。
【0034】
さらにまた、光触媒膜は、上記した酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子が常温硬化性の結着材により結着されて形成される。常温硬化性の結着材としては、たとえばメチル基を含むオルガノモノシランおよびメチル基を含むオルガノシランオリゴマーからなるグループから選択された少なくとも一種に硬化触媒を添加したものを用いることができる。なお、硬化触媒としては、たとえば酸、アルカリ、亜鉛化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物からなるグループから選択された少なくとも一種を用いることができる。また、OH基を有しない有機溶媒にポリシラザンと酸化触媒とを配合した組成物からなる結着材溶液に、酸化チタン超微粒子を分散した塗布液を調整して、下地層上に塗布し、乾燥して、光触媒膜を形成することもできる。また、光触媒膜を常温硬化性結着材を用いて形成する場合、15〜100℃で硬化するように構成することができる。さらに、光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒からなる塗布液を調整して、これを下地層の上に塗布するには、下地層についての説明中で述べた各種方法のいずれかを採用することができる。
【0035】
このようにして得られた光触媒膜は、その際に下地層の少なくとも表面が多孔質であることにより、下地層の表面の凹凸面内に入り込み、かつ密着している。この構造は、たとえば少なくとも表面が多孔質な下地層の上に光触媒膜の分散液を塗布し、乾燥すれば、容易に形成することができる。
【0036】
さらにまた、酸化チタンの超微粒子を下地層の凹凸面内に確実に入り込ませるにために、機械的圧力による方法を加えることができる。この方法は、酸化チタンの超微粒子の塗布層の上から機械的圧力を加えて下地層中に押し込む。
【0037】
さらにまた、光触媒膜は、その膜厚を100〜500nm、好適には130〜200nmの範囲、最適には約150nm程度に形成することにより、光触媒作用を所望に発揮するとともに、製造が容易で、かつクラックが生じにくくなる。
【0038】
さらにまた、光触媒膜は、塗布液に有機系色素たとえばメチレンブルーなどを添加して形成することにより、光触媒膜が着色されるので、光触媒膜の有無および状態の判別が容易になる。これにより、光触媒膜の塗布状態が目視により容易に観察できるようになる。しかも、いったん紫外線を照射することにより、有機系色素は分解されて消失して透明になるので、光触媒体の商品性を低下させるようなことはない。
【0039】
<発明の作用について>
本発明においては、下地層の金属酸化物微粒子が2種以上に異なる平均粒径が混合されているため、下地層の膜が緻密になり、下地層の膜強度が向上する。そして、少なくとも下地層の表面には、金属酸化物微粒子が露出して多孔質な凹凸が形成されるから、光触媒膜の付着は良好に行われる。したがって、光触媒膜の基体に対する付着強度が向上する。
【0040】
光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材によって結着しているので、常温で硬化できるため、可燃性材質の基体を用いて光触媒体を得ることができる。
【0041】
また、光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子を主体としているから、強い光触媒作用が得られる。
【0042】
さらに、光触媒膜は、クラックを生じにくいために、膜強度が向上するとともに、下地層に対する付着強度が強い。
【0043】
さらにまた、酸化チタンを主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を分散させた塗布液を下地層上に被着させ、常温硬化性結着材の硬化により得られるので、製造が容易である。
【0044】
さらにまた、下地層を構成する金属酸化物として、屈折率が光触媒膜のそれより小さい酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を用いるので、屈折率が傾斜的に配置された光触媒体となり、光干渉の発生を防止することができる。このため、光触媒膜の透過率が向上して、透明性の高い光触媒体が得られる。
【0045】
請求項2の発明の光触媒体の製造方法は、Al、Zr、Si、Ti、Zn、Mg、Y、In、Sn、TaおよびSbのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が10〜100nmの範囲内で、かつ平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子を、Si化合物を主体とする結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第1の塗布液を調整する第1の塗布液調整工程と;第1の塗布液を基体の表面に塗布し、乾燥して少なくとも表面が多孔質な下地層を配設する下地層配設工程と;平均粒径が下地層の金属酸化物微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第2の塗布液を調整する第2の塗布液調整工程と;第2の塗布液を基体の下地層の上に塗布し、乾燥して光触媒膜を配設する光触媒膜配設工程と;を具備していることを特徴としている。
【0046】
本発明は、請求項1記載の光触媒体を製造するための製造方法を規定している。すなわち、平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子を結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散するには、予め平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子を混合してから結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してもよいし、結着材形成材料および溶媒を含む液体中に順次分散させてもよい。
【0047】
第1の塗布液における結着材形成材料は、下地層が形成されたときにSi化合物を主体とする結着材を形成すれば、具体的な組成は問わない。常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料としては、たとえば請求項1において説明したものを用いることができる。
【0048】
第2の塗布液における結着材形成材料は、光触媒膜形成されたときに常温硬化性結着材を形成すれば、具体的な組成を問わない。たとえば、請求項1において説明したものを用いることができる。
【0049】
また、基体は、光触媒膜を備えない機能体として製作したものに、後付けで下地層および光触媒膜を形成してもよいし、機能体製作の中間段階で下地層および光触媒膜を形成してから、機能体を完成した基体であってもよい。
【0050】
本発明の光触媒体は、これを機能体に形成することができる。この場合、機能体本体の少なくとも一部を基体として形成することができる。
【0051】
上記において、「機能体」とは、請求項1における説明のとおりである。そして、機能体は、何らかの機能を有する部材の全てに適応することができる。
【0052】
また、「機能体本体」とは、機能体のうち光触媒膜を除く部分の一部または全体を意味する。たとえば、機能体がタイルである場合に、通常のタイルの部分を本発明においては、機能体本体といい、タイルの前面に光触媒膜を形成するのであれば、機能体本体の一部に光触媒膜を形成することになる。
【0053】
機能体がランプである場合、光触媒膜はランプのガラスバルブの外表面に光触媒膜を形成することができる。ランプは、発光部をガラスバルブが包囲していて波長400nm以下を含むのであれば、発光原理は問わない。たとえば、白熱電球、放電ランプなどであることを許容する。白熱電球の場合、色温度が高いハロゲン電球の方が一般照明用電球より、波長400nm以下の発光割合が高い。放電ランプの場合、低圧放電ランプおよび高圧放電ランプのいずれでもよい。低圧放電ランプとしては、たとえば蛍光ランプがある。蛍光ランプの場合、要すれば用いる蛍光体を選択して400nm以下の発光を適当に増加させることができる。このような蛍光ランプは、一般照明用の蛍光ランプに比較して、比較的可視光の減少が少なくて、しかも光触媒体を照射する紫外線量が多いので、分解力を大きくすることができる。このため、光触媒体活性化用のランプとして好適である。しかし、一般照明用として従来から多用されている3波長形発光の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプであってもよい。また、主として400nm以下の発光を利用する目的の殺菌ランプやブラックライト、ケミカルランプなどであってもよい。一方、高圧放電ランプとしては、たとえば水銀ランプ、メタルハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなどであってもよい。なお、ガラスバルブは、放電媒体を包囲している発光管であってもよいし、発光部を内包している発光管をさらに包囲する外管であってもよい。以上のように、ランプの発光により室内の照明を行いながら、発光中の紫外線により、光触媒膜を活性化して臭いガスを分解して脱臭を行うことができる。特に、ランプの場合には、紫外線強度が高い位置に光触媒膜が配設されるから、光触媒膜のほぼ全体を良好に活性化して強い消臭を行うことができる。
【0054】
次に、機能体が照明器具である場合にも、照明器具は紫外線発生源であるランプに近接した位置で使用されるから、光触媒膜を強い紫外線強度で良好に活性化することができる。光触媒膜を形成する部位は、照明器具のうち制光手段の部分が好適である。制光手段は、反射体、グローブ、セード、透光性カバー、シャンデリア用ようらくおよびルーバなどの一または任意の数の組み合わせからなる複数であってもよい。制光手段は、所望の配光や見え方を得るために、ランプの発光を制御するものであるから、制光手段にはランプの紫外線も照射されるので、この部分に光触媒膜を形成しておくことにより、光触媒膜を所要に活性化することができ、したがって臭いガスを分解して脱臭するのに効果的である。しかも、臭いガスは光触媒膜によって分解されるから、室内の脱臭は効果的に行われる。さらに、照明器具をたとえば冷蔵庫、エアコンディショナー、空気清浄装置などに収納できる大きさおよび構造にして、これらの機器に配設することにより、機器内において脱臭ができる。
【0055】
そうして、機能体を使用中に光触媒膜を形成している部位に汚れ、細菌または臭い物質が付着しても、光触媒膜が紫外線照射を受けることにより、これらは分解されて除去される。
【0056】
また、光触媒膜を、さらに要すれば下地層をも、常温硬化により形成することができるので、カーテン、壁紙、木材などの可燃性材質の機能体に光触媒膜を形成することができる。したがって、機能体の光触媒膜を形成する部位の材質を選ばない。
【0057】
さらに、使用中の機能体に対しても光触媒膜を、要すれば現場で形成することができるので、光触媒膜の応用範囲を飛躍的に高めることができる。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0059】
図1は、本発明の光触媒体の第1の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図である。
【0060】
図において、1は基体、2は下地層、3は光触媒膜である。
【0061】
<基体1について>
基体1は、ソーダライムガラスから構成されている。
【0062】
<下地層2について>
下地層2は、Si化合物を主体とする常温硬化性結着材2bで平均粒径40nmの酸化ケイ素微粒子2aを結着してなる。結着材2bは、SiO2換算で15重量%であり、透明性で多孔性であるとともに、表面が平均深さ約20nmの凹凸面に形成された被膜である。
【0063】
<光触媒膜3について>
光触媒膜3は、Si化合物を主体とする常温硬化性結着材3bで平均粒径約7nmのアナターゼ形を主体とする酸化チタンの超微粒子3aを下地層2の上に結着させて形成されている。結着材3bは、SiO2換算で10重量%である。そして、光触媒膜3は、下地層2の表面に形成された凹凸面に入り込み、かつ下地層2に密着している。
【0064】
図2は、本発明の光触媒体の第2の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【0065】
図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0066】
本実施形態は、光触媒膜3に有機系色素4が分散している点で異なる。
【0067】
図3は、本発明の光触媒体の第3の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【0068】
図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【0069】
本実施形態は、下地層2中の金属酸化物微粒子の平均粒径が2種類ある点で異なる。
【0070】
すなわち、下地層2は、金属酸化物微粒子として平均粒径15nmのAl2O3微粒子2a1と、平均粒径55nmのAl2O3微粒子2a2とが混合した状態で、常温硬化性結着材2bにより結着して形成されている。いずれの平均粒径のAl2O3微粒子2a1、2a2も粒度分布は半値幅が約±5nmである。
【0071】
図4は、本発明の機能体の第1の実施形態としての蛍光ランプを示す要部断面一部切欠正面図である。
【0072】
図において、11はガラスバルブ、12は光触媒膜、13は蛍光体層、14はフィラメント電極、15は口金である。
【0073】
ガラスバルブ11は、光触媒膜12に対して基体として機能するとともに、内部に蛍光ランプとしての機能部分を気密に収納する。すなわち、ガラスバルブ11の内部に放電媒体としての水銀およびアルゴンを主体とする希ガスを数百Pa封入し、内面に蛍光体層13を担持し、さらに両端に一対のフィラメント電極14を封装している。
【0074】
口金15は、アルミニウム製のキャップ状の口金本体15aおよび口金本体15aに絶縁して取り付けられた一対の口金ピン15bから構成され、ガラスバルブ11の両端部に接着されている。フィラメント電極14の両端はそれぞれ口金ピン15bに接続されている。
【0075】
そうして、本実施形態の機能体である蛍光ランプを用いて照明すると、光触媒膜12の光触媒作用により、蛍光ランプの表面に付着した有機の汚れ物質が分解され、接触した空気中の臭い物質が分解されて周囲の消臭が行われる。
【0076】
図5は、本発明の機能体の第2の実施形態としてのトンネル用照明器具を示す概念的断面図である。
【0077】
図において、21は照明器具本体、22は前面枠、23は透光性ガラスカバー、24はランプソケット、25は高圧放電ランプ、26は反射板である。
【0078】
照明器具本体21は、ステンレス板を前面に開口部を備えた箱状に成形してなり、背面に図示しない取付金具を備えている。
【0079】
前面枠22は、ステンレス板を成形してなり、中央に投光開口、一側にヒンジ、他側にラッチ(いずれも図示しない。)を備えている。そして、ヒンジにより、照明器具本体21の前面側の一側部に開閉自在に枢着され、ラッチにより閉止位置に固定されるように構成されている。
【0080】
透光性ガラスカバー23は、前面枠22に図示しないシリコーンゴム製のパッキングを介して防水的に装着されている。この透光性ガラスカバー23は、可視光を透過するとともに、波長400nm以下の紫外領域の少なくとも一部に比較的高い透過率特性を有している。また、透光性ガラスカバー23の前面には図1に示す光触媒膜が形成されている。
【0081】
ランプソケット24は、照明器具本体21内に配設されている。
【0082】
高圧放電ランプ25は、340〜400nmの波長範囲内において、可視光の光束1000lm当たり0.05W以上の強度の紫外線を放射する。
【0083】
反射板26は、照明器具本体21内に配設されて、上記高圧放電ランプ25から放射された光が反射板26で反射されて所要の配光特性を示すように構成され、かつ配置されている。
【0084】
照明器具本体21の反射板26の背面側には、安定器、端子台などが配設されている。
【0085】
そうして、本実施形態の機能体は、取付金具を介してトンネル内に設置されて使用に供され、トンネル内を照明する。
【0086】
また、照明と同時に高圧放電ランプ25から放射される主として340〜400nmの波長範囲内の紫外線も可視光と一緒に透光性ガラスカバー23を通過して光触媒膜に入射するから、光触媒膜は紫外線により活性化され、付着するばい煙などの有機物の汚れを分解してセルフクリーニングを行う。
【0087】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態で常温硬化性結着材によって結着していることにより、下地層の膜強度が向上し、これに伴い光触媒膜の付着強度が向上するとともに、常温で硬化して製造が容易で種々の基体に光触媒膜を形成できて、しかも高い光触媒性を備えた光触媒体を提供することができる。
【0088】
請求項2の発明によれば、平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子を結着材分散形成材料および溶液を含む液体中に分散させる第1の塗布液調整工程、下地層配設工程、第2の塗布液調整工程および光触媒膜配設工程を具備していることにより、請求項1の効果を有する光触媒体を容易に、しかも要すれば基体を機能体として使用している現場においてさえも製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光触媒体の第1の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図2】 本発明の光触媒体の第2の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図3】 本発明の光触媒体の第3の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図4】 本発明の機能体の第1の実施形態としての蛍光ランプを示す要部断面一部切欠正面図
【図5】 本発明の機能体の第2の実施形態としてのトンネル用照明器具を示す概念的断面図
【符号の説明】
1…基体
2…下地層
2a…酸化ケイ素微粒子
2b…常温硬化性結着材
3…光触媒膜
3a…酸化チタンの超微粒子
3b…常温硬化性結着材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalyst having a room temperature curable photocatalyst film.andThe present invention relates to a method for producing a photocatalyst body.
[0002]
[Prior art]
It is known to use a photocatalytic film for deodorizing, antifouling and / or antibacterial.
[0003]
When the photocatalyst film is irradiated with ultraviolet rays and absorbs the light energy, electrons and holes are generated in the semiconductor that constitutes the photocatalyst film and exhibits a photocatalytic action. Electrons and holes react with oxygen and water on the film surface to generate active oxygen and other active radicals, and oxidize and reduce components of organic matter such as dirt and odor and decompose them.
[0004]
Of the substances having photocatalytic activity, titanium oxide is currently most promising. This is because titanium oxide has a remarkable photocatalytic action, is a safe and industrially reasonable price, and can be obtained in a necessary amount.
[0005]
Recently, attention has been paid to the usefulness of photocatalytic films, and there is an active movement to form photocatalytic films on a wide range of articles such as building materials, lighting fixtures, and lamps.
[0006]
Although there are various methods for producing a photocatalytic film, a dip method and an ultrafine particle dispersion coating method are generally used.
[0007]
In the dip method, when the metal alkoxide constituting the photocatalyst film on the substrate, for example, the photocatalyst film is titanium oxide, a coating solution containing titanium alkoxide is applied and baked at a temperature of 400 to 500 ° C. to form the photocatalyst film. It is a method of forming. The photocatalyst film obtained by this production method is durable because of its excellent film strength.
[0008]
The ultrafine particle dispersion coating method is a method in which a photocatalytic film is obtained by applying a dispersion liquid in which a photocatalytic ultrafine particle such as titanium oxide is dispersed in a solvent made of water, isopropyl alcohol or the like to a substrate and baking it. The photocatalytic film obtained by this production method has high crystallinity and excellent photocatalytic properties.
[0009]
On the other hand, a photocatalyst using a binder that is curable at room temperature has been developed, and a photocatalyst film can be formed on a non-refractory substrate at a relatively low temperature.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
If the photocatalyst film obtained by the dip method is not fired at a high temperature for a long time, there is a problem that the crystallinity on the film surface is insufficient and the photocatalytic property is low. Further, when the substrate is a soft glass such as soda lime glass, since the softening temperature of the glass is relatively low, it cannot be fired at a required high temperature, and it is difficult to obtain sufficient photocatalytic properties.
[0011]
On the other hand, in the photocatalyst film obtained by the ultrafine particle dispersion coating method and the photocatalyst film using the room temperature curable binder, it is difficult to obtain sufficient adhesion of the photocatalyst film to the substrate. In addition, when an organic binder is used, cracks are likely to occur in the binder. Furthermore, cracks occur in the photocatalyst film due to insufficient drying of the underlayer. When cracks occur in this way, there is a problem that the transmittance decreases due to cloudiness.
[0012]
The present invention provides adhesion strength, photocatalytic actionandAn object of the present invention is to provide a room-temperature curable photocatalyst having high photocatalytic film strength and a method for producing the photocatalyst.
[0013]
[Means for achieving the object]
The photocatalyst of the invention of claim 1 comprises a substrate; and an oxide of one or more metals selected from the group consisting of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta, and Sb. The average particle size is 10-100 nmWithin the range and the average particle size is different to 2 or more typesMetal oxide fine particlesIn a mixed stateA base layer formed on the surface of the substrate, which is bound by a binding material mainly composed of a Si compound;
Metal oxide ultrafine particles having an average particle diameter of 10 to 100 nm made of an oxide of one or more kinds of metals selected from the group consisting of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta and Sb And a base layer having at least a porous surface disposed on the surface of the substrate; and an average particle diameter of the metal oxide long fine particles of the base layer A photocatalytic film formed by binding photocatalytic metal oxide ultrafine particles mainly composed of titanium oxide ultrafine particles smaller than the diameter with a room temperature curable binder, and disposed on an underlayer. It is characterized by.
[0014]
In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0015]
<About the substrate>
The substrate carries a photocatalyst film and is formed not only for a member exclusively for carrying a photocatalyst film but also for other functions not originally intended for carrying a photocatalyst film (hereinafter referred to as “ "Functional body").
[0016]
Functional bodies include, for example, building materials such as tiles, window glass, and ceiling panels, interior materials such as wallpaper and curtains, kitchen and sanitary equipment, home appliances, lighting equipment, deodorizing or dust collecting filters Various desired members can be used as the substrate.
[0017]
As the base material, not only refractory materials such as metal, glass, ceramics (including porcelain), earthenware, stone, etc., but also a room temperature curable photocatalytic film is used, and the porous underlayer is also made room temperature curable. By doing so, a flammable material such as a synthetic resin, wood, paper, and fabric, that is, a non-refractory substrate can be used.
[0018]
<Underlayer>
The underlayer is interposed between the photocatalyst film and the substrate, and is used for the purpose of improving the adhesion of the photocatalyst film or improving the optical characteristics of the photocatalyst. Therefore, the underlayer is formed on the surface of the substrate before forming the photocatalytic film.
[0019]
The underlayer used in the present invention has at least a porous surfaceWhenWhen the photocatalyst film is formed on the underlayer, the photocatalyst film enters into the irregularities formed on the surface of the underlayer due to the porosity.
[0020]
The underlayer is made of a metal oxide of one or more metals selected from the group consisting of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta, and Sb, and has an average particle diameter. By binding ultrafine particles of 10 to 100 nm, preferably 10 to 40 nm, with a binder mainly composed of a Si compound,PreferablyThe surface is formed to be porous. This porosity is preferably set in the range of 40 to 90% molar ratio. If the average particle diameter of the metal oxide ultrafine particles exceeds 100 nm, the underlayer tends to become cloudy and the mechanical strength is lowered and becomes brittle.
[0021]
The metal oxide fine particles in the underlayer have an average particle diameter in the range of 10 to 100 nm and have an average particle diameter different from two or more. For example, metal oxide fine particles having an average particle diameter of 20 nm and metal oxide fine particles having an average particle diameter of 60 nm are mixed. In many cases, the distribution of the particle diameters of the metal oxide fine particles in the average particle diameter can be about ± 5 nm in half width with respect to the average particle diameter. A first particle size group in which the half-value width is normally distributed in the range of 15 to 25 nm before and after, and a second particle size in which the half-value width is normally distributed in the range of 55 to 65 nm before and after the particle size of 60 nm as a peak It consists of a group. However, in the present invention, the half-width particle size distribution range in the average particle size may be narrower or wider than the above example.
[0022]
The type of metal oxide fine particles in the underlayer may be either one type or a plurality of types. Moreover, when using multiple types of metal oxide fine particles, the type of metal oxide fine particles can be varied for each average particle size, and multiple types of metal oxide fine particles can be used for each average particle size. it can.
[0023]
In the present invention, the average particle size of the metal oxide fine particles contained in the underlayer is determined by the following method. That is, the cross-section of the photocatalyst was magnified 50,000 times with an electron microscope and photographed, and the particle diameter of the metal oxide fine particles within the range of 5 cm in the obtained electron micrograph was measured from the photograph, Obtain the particle size distribution. The average particle size is defined as the peak particle size in the particle size distribution. If metal oxide fine particles having a plurality of kinds of average particle diameters are mixed in the underlayer, a plurality of peaks appear. This method tends to give a slightly smaller average particle size than the actual average particle size, but generally shows a good correlation.
[0024]
Thus, since the underlayer is composed of a metal oxide, it generally has transparency, and has good compatibility with a photocatalyst film composed mainly of titanium oxide ultrafine particles described later. The photocatalytic film can be firmly attached to the substrate.
[0025]
Furthermore, at least the surface of the underlayer is made porous to form an uneven surface.CaseHowever, since the average particle diameter of the metal oxide fine particles is larger than the average particle diameter of the ultrafine titanium oxide particles constituting the photocatalyst film, dents and voids are generated between the metal oxide fine particles. At least this makes the surface porous.
[0026]
Next, in order to bind the metal oxide fine particles, a binder mainly composed of an Si compound is used. And it adjusts the coating liquid which disperse | distributed the metal oxide microparticles | fine-particles in the solvent containing the binder forming material which forms a binder, and apply | coats this to the surface of expectation, generally 15-300 degreeC The base layer can be formed by firing in the range of preferably 80 to 300 ° C. However, a binder mainly composed of a room temperature curable Si compound can also be used. As a binder mainly composed of a room temperature curable Si compound, for example, a material obtained by adding a curing catalyst to at least one selected from the group consisting of an organomonosilane containing a methyl group and an organosilane oligomer containing a methyl group should be used. Can do. In addition, as a curing catalyst, at least 1 type selected from the group which consists of an acid, an alkali, a zinc compound, a titanium compound, and a zirconium compound, for example can be used. In addition, by adjusting a coating solution in which metal oxide ultrafine particles are dispersed in a binder solution composed of a composition in which polysilazane and an oxidation catalyst are blended in an organic solvent having no OH group, the coating solution is applied on the underlayer, It is also possible to form a base layer by drying. In addition, when forming a base layer using a normal temperature curable binder as mentioned above, it can comprise so that it may harden | cure at 15-100 degreeC. Moreover, as a method for applying the coating solution to the substrate, a spray coating method, a dip coating method, a flow coating method, a roll coating method, a spin coating method, a brush coating method, a sponge coating method, or the like can be employed.
[0027]
Furthermore, the metal oxide fine particles constituting the underlayer have a refractive index smaller than that of the photocatalyst film, so that the intermediate layer between a substrate having a low refractive index, such as soda lime glass, and a photocatalytic film having a high refractive index is used. By forming a base layer having a refractive index, a refractive index gradient structure can be realized. By adopting the inclined structure, it is possible to reduce the difference in refractive index between the substrate, the underlayer, and the photocatalyst film that are in contact with each other, thereby suppressing the occurrence of optical interference.
[0028]
Furthermore, the underlayer can be formed in any desired film thickness. For example, an underlayer of 50 nm to several μm can be easily obtained.
[0029]
<About photocatalytic membrane>
The photocatalytic material is titanium oxide TiO2Mainly ultrafine particles. Titanium oxide is currently most promising as a photocatalytic substance because it has a remarkable photocatalytic action and is available in a safe and industrially reasonable price and in a necessary amount.
[0030]
Titanium oxide has a rutile form and anatase form as its crystal structure. The photocatalytic action is said to be superior to the anatase form. Therefore, in the present invention, it is preferable to use anatase type titanium oxide. However, in reality, it is often formed by mixing rutile form with anatase form, and when using ultrafine particles of titanium oxide, practical photocatalytic action is possible even if both crystal structures are mixed. In the present invention, a mixed mode of both is allowed. Furthermore, the decomposability of organic substances changes depending on the mixing ratio.
[0031]
Furthermore, in the present invention, photocatalytic metal oxide ultrafine particles other than titanium oxide ultrafine particles may be added as a subcomponent in the photocatalyst film. Other photocatalytic materials include the following. WO3, LaRhP3, FeTiO3, Fe2O3, CdFe2O4, SrTiO3, CdSe, GaAs, GaP, RuO2, ZnO, CdS, MoS3, LaRhO3, CdFeO3, Bi2O3, MoS2, In2O3, CdO, SnO2Etc. These substances can be used alone or in combination.
[0032]
TiO2, WO3, SrTiO2, Fe2O3, CdS, MoS3, Bi2O3, MoS2, In2O3, CdO, etc. have an absolute value of the redox potential in the equivalent electron band larger than the absolute value of the redox potential in the conduction band, so the oxidizing power is greater than the reducing power, and the deodorizing action and prevention by the decomposition of organic compounds. Excellent antifouling or antibacterial effect. Among the above materials, in terms of raw material costs, Fe2O3And ZnO is excellent.
[0033]
Furthermore, in the present invention, the titanium oxide ultrafine particles are used in the form of fine particles having an average particle diameter of 10 nm or less, preferably 4 to 10 nm. The ultrafine particles are preferably fine particles having a shape close to a sphere as much as possible, and having a small variation in particle size and good crystallinity.
[0034]
Furthermore, the photocatalytic film is formed by binding the photocatalytic metal oxide ultrafine particles mainly composed of the above-described titanium oxide ultrafine particles with a room temperature curable binder. As the room temperature curable binder, for example, a material obtained by adding a curing catalyst to at least one selected from the group consisting of an organomonosilane containing a methyl group and an organosilane oligomer containing a methyl group can be used. In addition, as a curing catalyst, at least 1 type selected from the group which consists of an acid, an alkali, a zinc compound, a titanium compound, and a zirconium compound, for example can be used. In addition, a coating solution in which ultrafine titanium oxide particles are dispersed is prepared in a binder solution composed of a composition comprising polysilazane and an oxidation catalyst in an organic solvent having no OH group. Thus, a photocatalytic film can be formed. Moreover, when forming a photocatalyst film | membrane using a normal temperature curable binder, it can comprise so that it may harden | cure at 15-100 degreeC. In addition, to prepare a coating liquid consisting of photocatalytic metal oxide ultrafine particles, a binder forming material for forming a room temperature curable binder, and a solvent, Any of the various methods described in the description of the above can be adopted.
[0035]
At this time, the photocatalyst film obtained in this way enters and adheres to the uneven surface of the surface of the underlayer because at least the surface of the underlayer is porous. This structure can be easily formed, for example, by applying a dispersion of a photocatalyst film on an underlayer having a porous surface and drying it.
[0036]
Furthermore, in order to ensure that the ultrafine particles of titanium oxide enter the irregular surface of the underlayer, a method using mechanical pressure can be applied. In this method, mechanical pressure is applied from above the coating layer of ultrafine titanium oxide particles and pushed into the underlayer.
[0037]
Furthermore, the photocatalytic film has a film thickness of 100 to 500 nm, preferably in the range of 130 to 200 nm, and optimally about 150 nm, so that the photocatalytic action is exhibited as desired, and the production is easy. And it becomes difficult to produce a crack.
[0038]
Furthermore, the photocatalyst film is formed by adding an organic dye such as methylene blue to the coating solution, so that the photocatalyst film is colored. Therefore, it is easy to determine the presence and state of the photocatalyst film. Thereby, the application state of the photocatalyst film can be easily observed visually. In addition, once the ultraviolet light is irradiated, the organic dye is decomposed, disappears and becomes transparent, so that the commercial property of the photocatalyst is not deteriorated.
[0039]
<About the action of the invention>
In the present invention, since the metal oxide fine particles of the underlayer are mixed with two or more different average particle sizes, the underlayer film becomes dense and the film strength of the underlayer is improved. Since the metal oxide fine particles are exposed and porous irregularities are formed at least on the surface of the underlayer, the photocatalytic film is favorably attached. Therefore, the adhesion strength of the photocatalytic film to the substrate is improved.
[0040]
The photocatalyst film has photocatalytic metal oxide ultrafine particles mainly composed of ultrafine particles of titanium oxide bound by a room temperature curable binder, so that it can be cured at room temperature. You can get a body.
[0041]
In addition, since the photocatalyst film is mainly composed of ultrafine titanium oxide particles, a strong photocatalytic action can be obtained.
[0042]
Furthermore, since the photocatalyst film does not easily cause cracks, the film strength is improved and the adhesion strength to the underlayer is strong.
[0043]
Furthermore, since the coating liquid in which the photocatalytic metal oxide ultrafine particles mainly composed of titanium oxide are dispersed is deposited on the base layer and obtained by curing the room temperature curable binder, the production is easy.
[0044]
Furthermore, since a metal oxide such as silicon oxide or aluminum oxide whose refractive index is smaller than that of the photocatalyst film is used as the metal oxide constituting the underlayer, the photocatalyst is formed with a refractive index inclined, and light Generation of interference can be prevented. For this reason, the transmittance | permeability of a photocatalyst film | membrane improves and a highly transparent photocatalyst body is obtained.
[0045]
Claim2The method for producing a photocatalyst of the invention comprises an oxide of one or more kinds of metals selected from the group consisting of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta, and Sb.TheAverage particle sizeButWithin the range of 10-100 nmAnd the average particle size is different to 2 or moreA first coating liquid adjusting step of adjusting a first coating liquid in which metal oxide fine particles are dispersed in a liquid containing a binder forming material that forms a binder mainly composed of an Si compound and a solvent; An undercoat layer disposing step of applying a first coating liquid onto the surface of the substrate and drying to dispose an underlayer having at least a porous surface; an average particle diameter of the metal oxide fine particles of the underlayer A second coating liquid dispersed in a liquid containing a photocatalytic metal oxide ultrafine particle mainly composed of titanium oxide ultrafine particles smaller than the diameter, a binder forming material for forming a room temperature curable binder, and a solvent. A second coating liquid adjusting step for adjusting; and a photocatalyst film disposing step for applying the second coating liquid on the base layer of the substrate and drying to dispose the photocatalytic film. It is a feature.
[0046]
The present invention provides a production method for producing the photocatalyst according to claim 1.That is, in order to disperse metal oxide fine particles having different average particle sizes of two or more types in a liquid containing a binder forming material and a solvent, metal oxide fine particles having different average particle sizes of two or more types are mixed in advance. After that, it may be dispersed in a liquid containing a binder forming material and a solvent, or may be dispersed sequentially in a liquid containing a binder forming material and a solvent.
[0047]
The binding material forming material in the first coating liquid may be of any specific composition as long as the binding material mainly composed of the Si compound is formed when the underlayer is formed. As the binder forming material for forming the room temperature curable binder, for example, those described in claim 1 can be used.
[0048]
The binder forming material in the second coating liquid may have any specific composition as long as it forms a room temperature curable binder when the photocatalytic film is formed. For example, what was described in claim 1 can be used.
[0049]
In addition, the base may be formed as a functional body that does not have a photocatalytic film, and a base layer and a photocatalytic film may be formed later, or after the base layer and the photocatalytic film are formed in an intermediate stage of the functional body manufacture. A base body in which a functional body is completed may be used.
[0050]
BookInventionphotocatalystBodythisFunctional bodyInFormationcan do. in this case,Forming at least part of the functional body as a basecan do.
[0051]
the aboveThe “functional body” is as described in claim 1. AndFunctional bodyCan be applied to all members having some functions.
[0052]
The “functional body main body” means a part or the whole of the functional body excluding the photocatalytic film. For example, when the functional body is a tile, an ordinary tile portion is referred to as a functional body main body in the present invention. If a photocatalytic film is formed on the front surface of the tile, a photocatalytic film is formed on a part of the functional body main body. Will be formed.
[0053]
When the functional body is a lamp, the photocatalytic film can form a photocatalytic film on the outer surface of the glass bulb of the lamp. As long as the lamp surrounds the light emitting portion with a glass bulb and includes a wavelength of 400 nm or less, the light emission principle is not limited. For example, it is allowed to be an incandescent bulb or a discharge lamp. In the case of an incandescent lamp, a halogen lamp having a higher color temperature has a higher emission ratio at a wavelength of 400 nm or less than a general lighting lamp. In the case of a discharge lamp, either a low pressure discharge lamp or a high pressure discharge lamp may be used. An example of the low-pressure discharge lamp is a fluorescent lamp. In the case of a fluorescent lamp, if necessary, the phosphor to be used can be selected to appropriately increase the light emission of 400 nm or less. Such a fluorescent lamp has a relatively small decrease in visible light as compared with a fluorescent lamp for general illumination, and has a large amount of ultraviolet rays for irradiating the photocatalyst, so that the resolving power can be increased. Therefore, it is suitable as a lamp for activating the photocatalyst. However, a fluorescent lamp using a three-wavelength-type phosphor or a halophosphate phosphor that has been widely used for general illumination may be used. Further, it may be a sterilizing lamp, a black light, a chemical lamp or the like for the purpose of mainly using light emission of 400 nm or less. On the other hand, the high pressure discharge lamp may be, for example, a mercury lamp, a metal halide lamp, a high pressure sodium lamp, or the like. The glass bulb may be an arc tube that encloses the discharge medium, or an outer tube that further encloses the arc tube that encloses the light emitting portion. As described above, while the room is illuminated by the light emitted from the lamp, the photocatalyst film can be activated and the odorous gas can be decomposed and deodorized by the ultraviolet rays during the light emission. In particular, in the case of a lamp, since the photocatalyst film is disposed at a position where the ultraviolet intensity is high, almost the entire photocatalyst film can be activated well to perform strong deodorization.
[0054]
Next, even when the functional body is a luminaire, since the luminaire is used at a position close to the lamp which is an ultraviolet ray generation source, the photocatalyst film can be favorably activated with a strong ultraviolet intensity. The part where the photocatalyst film is formed is preferably a part of the light control means in the lighting fixture. The light control means may be a plurality of one or a combination of any number of reflectors, gloves, shades, translucent covers, chandeliers, and louvers. Since the light control means controls the light emission of the lamp in order to obtain a desired light distribution and appearance, the light control means is also irradiated with the ultraviolet rays of the lamp, so a photocatalytic film is formed on this part. Therefore, the photocatalyst film can be activated as required, which is effective in decomposing and deodorizing the odorous gas. Moreover, since the odorous gas is decomposed by the photocatalytic film, the indoor deodorization is effectively performed. Further, the lighting apparatus is sized and structured so as to be accommodated in, for example, a refrigerator, an air conditioner, an air cleaning device, and the like, and disposed in these devices, deodorization can be performed in the devices.
[0055]
Thus, even if dirt, bacteria, or odorous substances adhere to the site where the photocatalyst film is formed during use of the functional body, the photocatalyst film is decomposed and removed by being irradiated with ultraviolet rays.
[0056]
Further, since the photocatalyst film, and if necessary, the underlayer can be formed by room temperature curing, the photocatalyst film can be formed on a functional body made of a combustible material such as curtain, wallpaper, and wood. Therefore, the material of the part forming the photocatalytic film of the functional body is not selected.
[0057]
Furthermore, since the photocatalyst film can be formed on the functional body in use, if necessary, the application range of the photocatalyst film can be dramatically increased.
[0058]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0059]
FIG. 1 is an enlarged schematic cross-sectional view of a main part of a photocatalyst film according to the first embodiment of the present invention.
[0060]
In the figure, 1 is a substrate, 2 is an underlayer, and 3 is a photocatalytic film.
[0061]
<About the substrate 1>
The substrate 1 is made of soda lime glass.
[0062]
<About the underlayer 2>
The underlayer 2 is formed by binding silicon oxide fine particles 2a having an average particle diameter of 40 nm with a room temperature curable binder 2b mainly composed of a Si compound. The binder 2b is made of SiO.2The film is 15% by weight in terms of conversion, is transparent and porous, and has a surface formed on an uneven surface having an average depth of about 20 nm.
[0063]
<About the photocatalytic film 3>
The photocatalyst film 3 is formed by binding an ultrafine particle 3a of titanium oxide mainly composed of anatase having an average particle diameter of about 7 nm on the underlayer 2 with a room temperature curable binder 3b mainly composed of a Si compound. ing. The binder 3b is made of SiO.2It is 10% by weight in terms of conversion. The photocatalytic film 3 enters an uneven surface formed on the surface of the underlayer 2 and is in close contact with the underlayer 2.
[0064]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual main part showing a second embodiment of the photocatalyst body of the present invention.
[0065]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0066]
This embodiment is different in that the organic dye 4 is dispersed in the photocatalytic film 3.
[0067]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual main part showing a third embodiment of the photocatalyst body of the present invention.
[0068]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0069]
This embodiment is different in that there are two types of average particle diameters of the metal oxide fine particles in the underlayer 2.
[0070]
That is, the underlayer 2 is made of Al with an average particle diameter of 15 nm as metal oxide fine particles.2O3Fine particles 2a1 and Al having an average particle diameter of 55 nm2O3In a state where the fine particles 2a2 are mixed, it is formed by binding with a room temperature curable binding material 2b. Al with any average particle size2O3The fine particles 2a1 and 2a2 also have a particle size distribution with a half width of about ± 5 nm.
[0071]
FIG. 4 is a front view, partly cut away, of the main part of the fluorescent lamp as the first embodiment of the functional body of the present invention.
[0072]
In the figure, 11 is a glass bulb, 12 is a photocatalytic film, 13 is a phosphor layer, 14 is a filament electrode, and 15 is a base.
[0073]
The glass bulb 11 functions as a base with respect to the photocatalyst film 12 and houses therein a functional part as a fluorescent lamp in an airtight manner. That is, several hundred Pa of rare gas mainly composed of mercury and argon as a discharge medium is sealed inside the glass bulb 11, the phosphor layer 13 is supported on the inner surface, and a pair of filament electrodes 14 are sealed at both ends. Yes.
[0074]
The base 15 is composed of an aluminum cap-shaped base body 15 a and a pair of base pins 15 b that are insulated and attached to the base body 15 a, and are bonded to both ends of the glass bulb 11. Both ends of the filament electrode 14 are connected to the cap pin 15b.
[0075]
Then, when the fluorescent lamp which is a functional body of the present embodiment is used for illumination, the organic fouling substance adhering to the surface of the fluorescent lamp is decomposed by the photocatalytic action of the photocatalyst film 12, and the odorous substance in the air in contact Is decomposed and the surrounding deodorization is performed.
[0076]
FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view showing a tunnel lighting device as a second embodiment of the functional body of the present invention.
[0077]
In the figure, 21 is a luminaire main body, 22 is a front frame, 23 is a translucent glass cover, 24 is a lamp socket, 25 is a high-pressure discharge lamp, and 26 is a reflector.
[0078]
The luminaire main body 21 is formed by forming a stainless steel plate into a box shape having an opening on the front surface, and includes a mounting bracket (not shown) on the back surface.
[0079]
The front frame 22 is formed of a stainless steel plate, and includes a light projection opening at the center, a hinge on one side, and a latch (none of which are shown) on the other side. And it is comprised by the hinge so that it can be freely opened and closed by the one side part of the front surface side of the lighting fixture main body 21, and it is comprised so that it may fix to a closed position with a latch.
[0080]
The translucent glass cover 23 is waterproofly attached to the front frame 22 via a silicone rubber packing (not shown). The translucent glass cover 23 transmits visible light and has a relatively high transmittance characteristic in at least a part of the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less. Further, the photocatalytic film shown in FIG. 1 is formed on the front surface of the translucent glass cover 23.
[0081]
The lamp socket 24 is disposed in the lighting fixture body 21.
[0082]
The high-pressure discharge lamp 25 emits ultraviolet rays having an intensity of 0.05 W or more per 1000 lm of visible light within a wavelength range of 340 to 400 nm.
[0083]
The reflector 26 is disposed in the luminaire main body 21, and is configured and arranged so that the light emitted from the high-pressure discharge lamp 25 is reflected by the reflector 26 and exhibits a required light distribution characteristic. Yes.
[0084]
A ballast, a terminal block, and the like are disposed on the back side of the reflector 26 of the lighting fixture body 21.
[0085]
Thus, the functional body of the present embodiment is installed in the tunnel via the mounting bracket and used for illuminating the inside of the tunnel.
[0086]
Further, since ultraviolet rays mainly in the wavelength range of 340 to 400 nm radiated from the high-pressure discharge lamp 25 simultaneously with the illumination pass through the translucent glass cover 23 together with visible light and enter the photocatalyst film, the photocatalyst film is made of ultraviolet rays. The self-cleaning is performed by decomposing organic matter such as soot and smoke activated by the
[0087]
【The invention's effect】
Claim1According to the invention, the film strength of the underlayer is improved by being bound by the room temperature curable binder in a state where the metal oxide fine particles having different average particle diameters of two or more types are mixed. As a result, the adhesion strength of the photocatalytic film is improved.In addition, it is easy to manufacture by curing at room temperature, can form a photocatalytic film on various substrates, and has high photocatalytic propertiesA photocatalyst can be provided.
[0088]
Claim2According to the invention ofDisperse metal oxide fine particles having different average particle diameters in two or more kinds in a liquid containing a binder dispersion forming material and a solution.The photocatalyst having the effect of claim 1 can be easily obtained by providing the first coating solution adjusting step, the undercoat layer arranging step, the second coating solution adjusting step, and the photocatalyst film arranging step. Then, it can be manufactured even at a site where the substrate is used as a functional body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual part showing an enlarged cross section of a photocatalyst film in a first embodiment of a photocatalyst body of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual part showing an enlarged cross section of a photocatalyst film in a second embodiment of the photocatalyst body of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual part showing an enlarged cross section of a photocatalyst film in a third embodiment of the photocatalyst body of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional front view of an essential part of a fluorescent lamp as a first embodiment of a functional body of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view showing a tunnel lighting apparatus as a second embodiment of the functional body of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Substrate
2 ... Underlayer
2a ... Silicon oxide fine particles
2b ... normal temperature curable binder
3 ... Photocatalytic film
3a ... Ultrafine titanium oxide particles
3b ... normal temperature curable binder
Claims (2)
Al、Zr、Si、Ti、Zn、Mg、Y、In、Sn、TaおよびSbのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が10〜100nmの範囲内で、かつ平均粒径が2種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態でSi化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された下地層と;
平均粒径が下地層の金属酸化物超微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材により結着してなり、下地層上に配設された光触媒膜と;
を具備していることを特徴とする光触媒体。A substrate;
It consists of an oxide of one or more kinds of metals selected from the group of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta and Sb, and has an average particle diameter in the range of 10 to 100 nm. An underlayer disposed on the surface of the substrate, which is bound by a binder mainly composed of a Si compound in a state where metal oxide fine particles having different average particle diameters of two or more types are mixed;
The photocatalytic metal oxide ultrafine particles mainly composed of titanium oxide ultrafine particles whose average particle size is smaller than the average particle size of the metal oxide ultrafine particles of the underlayer are bound by a room temperature curable binder, A photocatalytic film disposed on the substrate;
The photocatalyst body characterized by comprising.
第1の塗布液を基体の表面に塗布し、乾燥して少なくとも表面が多孔質な下地層を配設する下地層配設工程と;
平均粒径が下地層の金属酸化物微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第2の塗布液を調整する第2の塗布液調整工程と;
第2の塗布液を基体の下地層の上に塗布し、乾燥して光触媒膜を配設する光触媒膜配設工程と;
を具備していることを特徴とする光触媒体の製造方法。It consists of an oxide of one or more kinds of metals selected from the group of Al, Zr, Si, Ti, Zn, Mg, Y, In, Sn, Ta and Sb, and has an average particle diameter in the range of 10 to 100 nm. And a first coating liquid obtained by dispersing metal oxide fine particles having different average particle diameters of two or more types in a liquid containing a binder-forming material that forms a binder mainly composed of an Si compound and a solvent. A first coating liquid adjusting step of adjusting
An undercoat layer disposing step of applying a first coating liquid to the surface of the substrate and drying to dispose an undercoat layer having at least a porous surface;
A photocatalytic metal oxide ultrafine particle mainly composed of titanium oxide ultrafine particles whose average particle size is smaller than the average particle size of the metal oxide fine particles of the underlayer, a binder forming material for forming a room temperature curable binder, and a solvent. A second coating liquid adjusting step of adjusting a second coating liquid dispersed in the liquid containing;
A photocatalyst film disposing step of applying a second coating liquid on the base layer of the substrate and drying to dispose the photocatalyst film;
The manufacturing method of the photocatalyst body characterized by comprising.
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