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JP7539780B2 - Titania nanoparticles carrying metal nanoparticles and photocatalysts using the same - Google Patents

Titania nanoparticles carrying metal nanoparticles and photocatalysts using the same Download PDF

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JP7539780B2 JP2020058561A JP2020058561A JP7539780B2 JP 7539780 B2 JP7539780 B2 JP 7539780B2 JP 2020058561 A JP2020058561 A JP 2020058561A JP 2020058561 A JP2020058561 A JP 2020058561A JP 7539780 B2 JP7539780 B2 JP 7539780B2
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Osaka Gas Co Ltd
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Description

本発明は、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子及びそれを用いた光触媒に関する。 The present invention relates to titania nanoparticles carrying metal nanoparticles and photocatalysts using the same.

可視光応答型のチタニア(酸化チタン)は光触媒材料として利用されている。一般的にはチタニアの粉体を溶媒に分散して使用されている。 Visible light responsive titania (titanium oxide) is used as a photocatalytic material. In general, titania powder is dispersed in a solvent.

J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14336-14341J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14336-14341

可視光応答型光触媒に関しては、主として酸化タングステン系光触媒とチタニア系光触媒があるが、どちらも結晶性が高いものが多く、結晶性が高いほど酸化物の屈折率が高いがゆえに、白色度が非常に強く透明性に劣るものが多かった。近年、可視光応答型光触媒を用いた製品については、光触媒性を利用した抗菌・抗ウイルス効果を利用した塗料等があるが、意匠性の観点から透明性が課題となっている。 Visible light responsive photocatalysts are mainly tungsten oxide-based photocatalysts and titania-based photocatalysts, both of which tend to be highly crystalline. The higher the crystallinity, the higher the refractive index of the oxide, which means that many of these have a very strong whiteness and poor transparency. In recent years, products using visible light responsive photocatalysts include paints that utilize the photocatalytic properties to have antibacterial and antiviral effects, but transparency is an issue from the standpoint of design.

また、表面修飾がなされていないため、水やアルコール中での分散が難しく均一に塗布しにくく透明性が出ないうえに、仮に塗布できたとしても、乾燥による収縮が大きいためクラックや剥がれが起こりやすい。また、仮に有機系の分散剤を用いたとしても、チタニアや酸化タングステンの表面活性が損なわれるという問題点がある。 In addition, because the surface is not modified, it is difficult to disperse in water or alcohol, making it difficult to apply evenly and resulting in a lack of transparency. Even if it were possible to apply it, it would shrink significantly when dried, making it prone to cracking and peeling. Furthermore, even if an organic dispersant were used, there would be the problem that the surface activity of titania or tungsten oxide would be impaired.

従来開発されてきた可視光応答型光触媒の合成法は、チタニアや酸化タングステン等の結晶構造中に窒素等の元素を導入する方法と、酸化物に金属化合物を担持させる方法があるが、励起波長が紫外光のエネルギーの小さい可視光であるだけでなく、酸化物中の励起電子が再結合により失活しやすい等、紫外光応答型光触媒に比べ光触媒活性が非常に低いという問題点がある。 Conventional methods for synthesizing visible light-responsive photocatalysts include introducing elements such as nitrogen into the crystal structure of titania or tungsten oxide, and supporting metal compounds on oxides. However, these methods have problems such as extremely low photocatalytic activity compared to ultraviolet light-responsive photocatalysts, because the excitation wavelength is visible light with low energy compared to ultraviolet light, and excited electrons in oxides are easily deactivated by recombination.

そこで、本発明は、既存の可視光応答型光触媒では達成できなかった塗布性、可視光触媒活性及び透明性を備えた可視光応答型チタニア微粒子を得ることを目的とする。 Therefore, the present invention aims to obtain visible light responsive titania microparticles that have coatability, visible light catalytic activity, and transparency that could not be achieved with existing visible light responsive photocatalysts.

上記目的を鑑み、鋭意検討した結果、本発明者らは、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合し、且つ示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であるチタニアナノ粒子に、200℃で加熱したときのチタニアゾル固形分残量に対して金属元素を90質量%以下の担持量で担持させた、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子が上記課題を全て解決できることを見出した。そして、さらに研究を重ね、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の構成を包含する。 In view of the above object, the present inventors conducted intensive research and found that all of the above problems can be solved by using titania nanoparticles carrying metal nanoparticles, in which acyloxy groups are bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, and in which the mass loss at 200°C or higher is 5% or more when heated to 600°C using a simultaneous differential thermal and thermogravimetric analyzer, and in which metal elements are carried in an amount of 90% or less by mass relative to the remaining solid content of the titania sol when heated at 200°C. Then, after further research, the present invention was completed. That is, the present invention includes the following configurations.

項1.チタニアナノ粒子の表面に金属ナノ粒子が担持された金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子であって、
前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、
前記チタニアナノ粒子を示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であり、且つ、
チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して90質量%以下の担持量で金属ナノ粒子が表面に担持されている、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項2.前記アシルオキシ基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、項1に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項3.前記アシルオキシ基が、炭素数1~4のモノカルボン酸及び炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシルオキシ基である、項1に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項4.前記有機酸が酢酸である、項3に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項5.前記チタニアナノ粒子の比表面積が150~500m/gである、項1~4のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項6.前記チタニアナノ粒子がアナターゼ型以外の結晶形を含まない、項1~5のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項7.前記金属ナノ粒子を構成する金属が、白金族元素、鉄族元素及び周期表第11族元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属である、項1~6のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
項8.項1~7のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を含有する、光触媒。
項9.項1~7のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子又は請求項8に記載の光触媒の製造方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程、並びに
(C)前記工程(B)で得られた分散液と金属化合物とを混合して得られた分散液に対して紫外光を照射する工程、若しくは
(C’)前記工程(B)で得られた分散液と金属ナノ粒子とを混合する工程
を備える、製造方法。
項10.前記工程(C)において、10μW/m以上の紫外光を5分以上照射する、項9に記載の製造方法。
項11.前記工程(A)において、前記チタンを含む物質と前記有機酸との混合比率は、前記チタンを含む物質中のチタン1モルに対して前記有機酸中のアシルオキシ基が1.5モル以上である、項9又は10に記載の製造方法。
項12.前記工程(C)において、前記金属化合物の使用量は、前記金属化合物中の金属元素の質量に換算して、前記工程(B)で得られた分散液を200℃で加熱した際の固形分量に対して90質量%以下である、項9~11のいずれか1項に記載の製造方法。
項13.前期工程(C)における紫外光照射が、室温(20℃)以上で行われる、項9~12のいずれか1項に記載の製造方法。
項14.50質量%以上の水と、項1~7のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子又は項8に記載の光触媒とを含有する、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液。
項15.前記有機酸とは別途有機分散剤を含有しない、項14に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液。
Item 1. A metal nanoparticle-supported titania nanoparticle in which metal nanoparticles are supported on the surface of titania nanoparticles,
The titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface,
When the titania nanoparticles are heated to 600°C using a thermogravimetric and differential thermal analyzer, the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more; and
Titania nanoparticles carrying metal nanoparticles, the metal nanoparticles being carried on the surface thereof in an amount of 90 mass % or less relative to titanium oxide in the titania nanoparticles.
Item 2. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticle according to Item 1, wherein the acyloxy group is bonded to a titanium atom via a group represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms).
Item 3. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticle according to Item 1, wherein the acyloxy group is an acyloxy group derived from at least one organic acid selected from the group consisting of monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms and hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms.
Item 4. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to Item 3, wherein the organic acid is acetic acid.
Item 5. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of Items 1 to 4, wherein the specific surface area of the titania nanoparticles is 150 to 500 m 2 /g.
Item 6. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of Items 1 to 5, wherein the titania nanoparticles do not contain any crystal form other than the anatase type.
Item 7. The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticle according to any one of Items 1 to 6, wherein the metal constituting the metal nanoparticle is at least one metal selected from the group consisting of platinum group elements, iron group elements, and Group 11 elements of the periodic table.
Item 8. A photocatalyst comprising the metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of items 1 to 7.
Item 9. A method for producing the metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of items 1 to 7 or the photocatalyst according to item 8, comprising:
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
(B) heating the dispersion obtained in step (A) at a temperature higher than 80° C. for 1 hour or more; and (C) mixing the dispersion obtained in step (B) with a metal compound and irradiating the resulting dispersion with ultraviolet light, or (C') mixing the dispersion obtained in step (B) with metal nanoparticles.
Item 10. The method according to Item 9, wherein in the step (C), ultraviolet light of 10 μW/m 2 or more is irradiated for 5 minutes or more.
Item 11. The method according to item 9 or 10, wherein in the step (A), the mixing ratio of the titanium-containing substance and the organic acid is such that the amount of acyloxy groups in the organic acid is 1.5 moles or more per mole of titanium in the titanium-containing substance.
Item 12. The method according to any one of Items 9 to 11, wherein in the step (C), the amount of the metal compound used is 90 mass % or less based on the solid content when the dispersion obtained in the step (B) is heated at 200° C., in terms of the mass of the metal element in the metal compound.
Item 13. The method according to any one of Items 9 to 12, wherein the ultraviolet light irradiation in the step (C) is carried out at room temperature (20° C.) or higher.
Item 14. A dispersion of metal nanoparticles-supporting titania nanoparticles, comprising 50 mass% or more of water and the metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of items 1 to 7 or the photocatalyst according to item 8.
Item 15. The dispersion of metal nanoparticles-supporting titania nanoparticles according to Item 14, which does not contain any organic dispersant other than the organic acid.

本発明によれば、既存の可視光応答型の酸化タングステン光触媒及びチタニア光触媒では達成できなかった塗布性、光触媒活性及び透明性を備えた可視光応答型の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain visible light responsive metal nanoparticle-supported titania nanoparticles that have the coatability, photocatalytic activity, and transparency that could not be achieved with existing visible light responsive tungsten oxide photocatalysts and titania photocatalysts.

本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。本明細書において、数値範囲をA~Bで表記する場合、A以上B以下を示す。 In this specification, "containing" is a concept that encompasses all of "comprise," "consist essentially of," and "consist only of." In this specification, when a numerical range is expressed as A to B, it means A or more and B or less.

本明細書において、「酸化チタン」又は「チタニア」とは、二酸化チタン(TiO)のみを指すものではなく、三酸化二チタン(Ti);一酸化チタン(TiO);Ti、Ti等に代表される二酸化チタンから酸素欠損した組成のもの等も含む。また、末端OH基に代表されるように一部酸化チタンの合成に起因するTi-O-Ti以外の基を含んでいてもよい。さらに、末端OH基に有機酸等が結合したものも含まれる。 In this specification, "titanium oxide" or "titania" does not only refer to titanium dioxide ( TiO2 ), but also includes titanium trioxide ( Ti2O3 ); titanium monoxide (TiO); and titanium dioxide with oxygen deficiency, such as Ti4O7 and Ti5O9 . Titanium oxide may also contain groups other than Ti- O -Ti, such as terminal OH groups, which are partially derived from the synthesis of titanium oxide. Titanium oxide having an organic acid or the like bonded to the terminal OH group is also included.

1.金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子及び光触媒
本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子は、チタニアナノ粒子の表面に金属ナノ粒子が担持された金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子であって、前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して90質量%以下の担持量で金属ナノ粒子が表面に担持されており、且つ、示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上である。
1. Titania nanoparticles carrying metal nanoparticles and photocatalyst The titania nanoparticles carrying metal nanoparticles of the present invention are titania nanoparticles carrying metal nanoparticles on the surface of the titania nanoparticles, in which acyloxy groups are bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface of the titania nanoparticles, the metal nanoparticles are carried on the surface in an amount of 90% by mass or less relative to the titanium oxide in the titania nanoparticles, and the mass loss at 200°C or higher when heated to 600°C using a thermogravimetry and differential thermal analyzer is 5% by mass or more.

このような構成を採用することにより、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子は、チタニアナノ粒子及び金属ナノ粒子のいずれも、平均粒子径及び比表面積を調整することが可能であり、チタニアナノ粒子及び金属ナノ粒子が強固に密着しており、また、分散性に優れ凝集しにくいため、別途分散剤等の添加剤を使用せずとも、塗布性及び透明性に優れる。また、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子及び光触媒は、このように、別途分散剤を使用せずとも十分な塗布性及び透明性を有していることから、分散剤等の添加剤により可視光触媒活性を損なうことがなく、優れた可視光触媒活性を有することができる。このため、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子は、光触媒(特に可視光応答型光触媒)として有用である。 By adopting such a configuration, the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention can adjust the average particle size and specific surface area of both the titania nanoparticles and the metal nanoparticles, and the titania nanoparticles and the metal nanoparticles are firmly attached to each other, and are highly dispersible and difficult to aggregate, so that they have excellent coatability and transparency without the use of additional additives such as dispersants. In addition, the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles and photocatalyst of the present invention have sufficient coatability and transparency without the use of additional dispersants, so that the visible light catalytic activity is not impaired by additives such as dispersants, and they can have excellent visible light catalytic activity. For this reason, the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention are useful as photocatalysts (especially visible light responsive photocatalysts).

(1-1)チタニアナノ粒子
通常、水、無機酸、遊離した有機酸等は200℃以下でほとんど揮発する。一方、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を構成するチタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合していることから、200~600℃の範囲で徐々に脱離する。例えばアセトキシ基の場合は、約260℃をピークとして200~600℃の範囲で徐々に脱離する。このように、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を構成するチタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合していることから、乾燥又は焼成時にチタニアナノ粒子同士の凝集を抑制できるためクラック、剥がれ等が起こりにくく塗布性及び透明性に特に優れるとともに、クラック、剥がれ等を抑制することができ、さらには後述の金属ナノ粒子を強固に担持させやすい結果可視光触媒活性にも優れる。なお、通常は、表面にアシルオキシ基を有していると可視光触媒活性は低下するのが技術常識であるが、本発明では上記のとおり乾燥又は焼成時にチタニアナノ粒子同士の凝集を抑制できるためクラック、剥がれ等の抑制効果が特に優れているとともに、後述の金属ナノ粒子を強固に担持させやすいためアシルオキシ基を有しているにもかかわらず可視光触媒活性も向上させることができる。
(1-1) Titania nanoparticles Usually, water, inorganic acids, free organic acids, etc. are almost all volatilized at 200 ° C. or less. On the other hand, the titania nanoparticles constituting the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention are gradually desorbed in the range of 200 to 600 ° C. because an acyloxy group is bonded to at least a part of the titanium atoms present on the surface. For example, in the case of an acetoxy group, it gradually desorbs in the range of 200 to 600 ° C. with a peak at about 260 ° C. Thus, the titania nanoparticles constituting the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention are bonded to at least a part of the titanium atoms present on the surface, so that the aggregation of the titania nanoparticles during drying or baking is suppressed, so that cracks, peeling, etc. are unlikely to occur, and the coating properties and transparency are particularly excellent, and cracks, peeling, etc. can be suppressed, and furthermore, the metal nanoparticles described later can be easily supported firmly, resulting in excellent visible light catalytic activity. It is generally known in the art that the presence of acyloxy groups on the surface normally reduces visible light catalytic activity. However, in the present invention, as described above, the aggregation of titania nanoparticles during drying or calcination can be suppressed, and therefore the effect of suppressing cracks, peeling, etc. is particularly excellent. In addition, since the metal nanoparticles described below can be easily firmly supported, the visible light catalytic activity can be improved despite the presence of acyloxy groups.

また、上記チタニアナノ粒子は、表面に存在するチタン原子にアシルオキシ基が大量に結合していることが好ましい。表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が存在している場合は、上記のとおり200~600℃の範囲で徐々に離脱することから、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって昇温させた場合に200℃以上での質量減少が大きい。つまり、本発明において、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって昇温させた場合に200℃以上での質量減少は、表面に存在するチタン原子にアセトキシ基が結合している数の指標を意味している。このため、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上、好ましくは7~20質量%である。この際、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)の詳細な条件は、雰囲気:空気、昇温速度:3℃/分である。 In addition, the titania nanoparticles preferably have a large amount of acyloxy groups bonded to titanium atoms present on the surface. When acyloxy groups are present on at least some of the titanium atoms present on the surface, as described above, they are gradually removed in the range of 200 to 600°C, and therefore, when heated using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher is large. In other words, in the present invention, when heated using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher means an index of the number of acetoxy groups bonded to titanium atoms present on the surface. For this reason, when heated to 600°C using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more, preferably 7 to 20% by mass. In this case, the detailed conditions for the thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA) are: atmosphere: air, heating rate: 3°C/min.

上記チタニアナノ粒子は、上記のとおり表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しているものであるが、このアシルオキシ基は、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合していることが好ましい。言い換えれば、このアシルオキシ基は、炭素数1~4のモノカルボン酸、炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸等の有機酸由来のアシルオキシ基であることが好ましい。 As described above, the titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, and it is preferable that the acyloxy groups are bonded to the titanium atoms via groups represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms). In other words, it is preferable that the acyloxy groups are acyloxy groups derived from organic acids such as monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms or hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms.

上記Rにおいてアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基等が挙げられ、ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基等が挙げられる。つまり、モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等が挙げられ、ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸等が挙げられる。 In the above R, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group, and examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, and a 2-hydroxyethyl group. In other words, examples of the monocarboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, and butyric acid, and examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid and lactic acid.

なお、揮発性、有害性及び分解性の観点から、Rとしては水素原子又はメチル基、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基等が好ましく、水溶性及び臭気の観点からメチル基が好ましい。つまり、揮発性、有害性及び分解性の観点から、モノカルボン酸としてはギ酸、酢酸等が好ましく、ヒドロキシカルボン酸としてはグリコール酸、乳酸等が好ましい。また、水溶性及び臭気の観点から酢酸が特に好ましい。これらの有機酸は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 From the viewpoints of volatility, harmfulness, and decomposability, R is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, or the like, and from the viewpoints of water solubility and odor, a methyl group is preferred. That is, from the viewpoints of volatility, harmfulness, and decomposability, formic acid, acetic acid, and the like are preferred as monocarboxylic acids, and glycolic acid, lactic acid, and the like are preferred as hydroxycarboxylic acids. Also, acetic acid is particularly preferred from the viewpoints of water solubility and odor. These organic acids can be used alone or in combination of two or more kinds.

上記チタニアナノ粒子の平均粒子径は、1~5nmが好ましく、2~4nmがより好ましい。チタニアナノ粒子の平均粒子径をこの範囲とすることにより、金属ナノ粒子を適度且つより強固に担持させることができ、可視光触媒活性がより高く、且つ透明性のより高い膜が形成できる。また、通常平均粒子径が小さい場合、加熱時の収縮が大きいため、クラックや基板からの剥離が起こりやすいが、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子は平均粒子径が小さいチタニアナノ粒子を使用しているにも関わらず塗布性に優れる材料である。本発明において、チタニアナノ粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 The average particle size of the titania nanoparticles is preferably 1 to 5 nm, and more preferably 2 to 4 nm. By setting the average particle size of the titania nanoparticles in this range, the metal nanoparticles can be supported appropriately and more firmly, and a film with higher visible light catalytic activity and higher transparency can be formed. In addition, when the average particle size is small, the shrinkage during heating is large, and cracks and peeling from the substrate tend to occur easily. However, the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention are a material with excellent coatability despite the use of titania nanoparticles with a small average particle size. In the present invention, the average particle size of the titania nanoparticles is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

上記チタニアナノ粒子の比表面積は、150~500m/gが好ましく、200~400m/gがより好ましい。チタニアナノ粒子の比表面積をこの範囲とすることにより、金属ナノ粒子を適度且つより強固に担持させることができ、可視光触媒活性を高くしやすい。上記チタニアナノ粒子の比表面積はBET法により測定する。 The specific surface area of the titania nanoparticles is preferably 150 to 500 m 2 /g, more preferably 200 to 400 m 2 /g. By setting the specific surface area of the titania nanoparticles in this range, the metal nanoparticles can be supported appropriately and more firmly, and the visible light catalytic activity can be easily increased. The specific surface area of the titania nanoparticles is measured by the BET method.

また、上記チタニアナノ粒子は、N、Cl及びS元素の濃度をいずれも0~5000ppm、特に0~1000ppmとすることができる。チタニアナノ粒子のN、Cl及びS元素の濃度をこの範囲とすることにより、基材の腐食等を抑えやすい。なお、この条件は、TiCl、TiOSO等の酸性チタニア前駆体由来の不純物が存在しないか、又はごく少量であることを意味している。上記チタニアナノ粒子のN、Cl及びS元素の濃度はWDX(蛍光X線)により測定する。 In addition, the titania nanoparticles can have N, Cl and S element concentrations of 0 to 5000 ppm, particularly 0 to 1000 ppm. By setting the N, Cl and S element concentrations of the titania nanoparticles in this range, corrosion of the substrate is easily suppressed. This condition means that there is no impurity derived from an acidic titania precursor such as TiCl 4 or TiOSO 4 , or there is only a small amount of impurities. The N, Cl and S element concentrations of the titania nanoparticles are measured by WDX (fluorescent X-ray).

さらに、上記チタニアナノ粒子の結晶形は、アナターゼ型が好ましい。アナターゼ型を採用することにより、可視光触媒活性を特に向上させることができる。また、同様の理由から、アナターゼ型以外の結晶形は存在せず、アナターゼ型100%であることが好ましい。 Furthermore, the crystal form of the titania nanoparticles is preferably anatase type. By adopting anatase type, the visible light catalytic activity can be particularly improved. Also, for the same reason, it is preferable that there are no crystal forms other than anatase type, and that the anatase type is 100%.

(1-2)金属ナノ粒子
金属ナノ粒子を構成する金属としては、特に制限はなく、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム等の白金族元素の他、鉄、コバルト、ニッケル等の鉄族元素や、金、銀、銅等の周期表第11族元素等も採用することができる。なかでも、チタニアナノ粒子表面に担持させやすく可視光触媒活性を向上させやすい観点から、白金族元素が好ましく、白金がより好ましい。
(1-2) Metal Nanoparticles The metal constituting the metal nanoparticles is not particularly limited, and in addition to platinum group elements such as platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, etc., iron group elements such as iron, cobalt, nickel, etc., and elements of Group 11 of the periodic table such as gold, silver, copper, etc. can also be used. Among these, platinum group elements are preferred, and platinum is more preferred, from the viewpoint of being easily supported on the surface of titania nanoparticles and easily improving the visible light catalytic activity.

上記金属ナノ粒子の平均粒子径は100nm以下が好ましく、1~10nmがより好ましい。担持される金属ナノ粒子の平均粒子径をこの範囲とすることにより、可視光触媒活性をより向上させ、透明性をより向上させた膜を形成しやすい。金属ナノ粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡観察により測定する。 The average particle size of the metal nanoparticles is preferably 100 nm or less, and more preferably 1 to 10 nm. By setting the average particle size of the supported metal nanoparticles within this range, it is easier to form a film with improved visible light catalytic activity and improved transparency. The average particle size of the metal nanoparticles is measured by observation with an electron microscope.

本発明において、チタニアナノ粒子の表面に対する金属ナノ粒子の担持量は、チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して90質量%以下、好ましくは0.001~20質量%、より好ましくは0.01~2質量%である。この範囲とすることにより、塗布性及び透明性は維持しつつ、可視光触媒活性を特に向上させることができる。なお、金属ナノ粒子の担持量が90質量%をこえると、金属錯体のナノ粒子化ができなくなる。 In the present invention, the amount of metal nanoparticles supported on the surface of titania nanoparticles is 90% by mass or less, preferably 0.001 to 20% by mass, and more preferably 0.01 to 2% by mass, relative to the titanium oxide in the titania nanoparticles. By setting the amount within this range, it is possible to particularly improve the visible light catalytic activity while maintaining the coatability and transparency. Note that if the amount of metal nanoparticles supported exceeds 90% by mass, the metal complex cannot be made into nanoparticles.

2.金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子及び光触媒の製造方法
上記した金属ナノ粒子をチタニアナノ粒子に担持させる方法としては、金属化合物とチタニアナノ粒子とを混合後光照射により担持する光析出法と、任意の方法で合成された金属ナノ粒子をチタニアナノ粒子と混合して担持する方法があるが、本発明においては、可視光触媒活性の観点から光析出合成法が好ましい。
2. Method for producing titania nanoparticles carrying metal nanoparticles and photocatalyst As a method for carrying the above-mentioned metal nanoparticles on titania nanoparticles, there are a photoprecipitation method in which a metal compound and titania nanoparticles are mixed and then irradiated with light to carry them, and a method in which metal nanoparticles synthesized by any method are mixed with titania nanoparticles and carried. In the present invention, the photoprecipitation synthesis method is preferred from the viewpoint of visible light catalytic activity.

具体的には、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子及び光触媒は、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程、及び
(C)前記工程(B)で得られた分散液と金属化合物とを混合して得られた分散液に対して紫外光を照射する工程
を備える方法により製造することができる。
Specifically, the metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles and photocatalyst of the present invention are
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
(B) a step of heating the dispersion obtained in the step (A) at a temperature higher than 80° C. for 1 hour or more, and (C) a step of irradiating the dispersion obtained by mixing the dispersion obtained in the step (B) with a metal compound with ultraviolet light.

なお、可視光触媒活性の観点から光析出合成法が好ましいが、混合担持法を採用し、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程、及び
(C’)前記工程(B)で得られた分散液と金属ナノ粒子とを混合する工程
を備える方法により製造することもできる。
From the viewpoint of visible light catalytic activity, the photoprecipitation synthesis method is preferable, but the mixed support method is also adopted.
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
The dispersion liquid obtained in the step (A) can also be produced by a method comprising the steps of: (B) heating the dispersion liquid obtained in the step (A) at a temperature higher than 80° C. for 1 hour or more; and (C') mixing the dispersion liquid obtained in the step (B) with metal nanoparticles.

(2-1)工程(A)
工程(A)では、チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る。
(2-1) Process (A)
In step (A), a titanium-containing substance, an organic acid and water are mixed to obtain a dispersion.

使用するチタンを含む物質としては、加熱により酸化チタンとなる物質であれば特に制限はない。つまり、チタンを含む物質としては、酸化チタン及び/又は酸化チタン前駆体が好ましく、具体的には、酸化チタン;水酸化チタン;チタンアルコキシド;三塩化チタン、四塩化チタン等のハロゲン化チタン(特に塩基で中和したもの);金属チタン等が挙げられる。これらのチタンを含む物質は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。これらのなかでも、得られるチタニアの分散性、塗布性及び可視光触媒性の観点から、チタンアルコキシド、水酸化チタン又はハロゲン化チタン(特に塩基で中和したもの)が好ましく、特に純度、分散性、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点からチタンアルコキシドがより好ましい。 There are no particular limitations on the titanium-containing substance used, so long as it is a substance that becomes titanium oxide when heated. In other words, titanium oxide and/or titanium oxide precursors are preferred as titanium-containing substances, and specific examples include titanium oxide; titanium hydroxide; titanium alkoxide; titanium halides such as titanium trichloride and titanium tetrachloride (particularly those neutralized with a base); and metallic titanium. These titanium-containing substances can be used alone or in combination of two or more. Among these, titanium alkoxide, titanium hydroxide, or titanium halide (particularly those neutralized with a base) are preferred from the viewpoints of dispersibility, coatability, and visible light catalysis of the resulting titania, and titanium alkoxide is more preferred from the viewpoints of purity, dispersibility, coatability, transparency, and visible light catalysis.

チタンアルコキシドとしては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn-ブトキシド、チタンテトラn-プロポキシド、チタンテトラエトキシド等が挙げられ、コスト、副生成物の水溶性、塗布性及び可視光触媒性の観点から、チタンテトライソプロポキシドが好ましい。 Titanium alkoxides include titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, titanium tetra n-propoxide, titanium tetraethoxide, etc., and titanium tetraisopropoxide is preferred from the standpoints of cost, water solubility of by-products, coatability, and visible light catalytic properties.

なお、チタンアルコキシドと有機酸との組合せによっては、得られるチタニアを触媒として水に溶けにくいエステル化合物が遊離することがあるが、チタニア自身には問題はない(例えば、チタンテトラn-ブトキシドと酢酸の組合せにおいて、混合し加熱した段階で酢酸ブチルが生じ遊離する)が、均一な分散液を得る観点からは、水溶性に優れる有機酸アルコキシドが得られる有機酸とチタンアルコキシドとの組合せを採用することが好ましい。 Depending on the combination of titanium alkoxide and organic acid, the resulting titania may act as a catalyst to liberate an ester compound that is poorly soluble in water, but this does not pose a problem for the titania itself (for example, in the combination of titanium tetra n-butoxide and acetic acid, butyl acetate is produced and liberated when mixed and heated). However, from the perspective of obtaining a uniform dispersion, it is preferable to use a combination of organic acid and titanium alkoxide that produces an organic acid alkoxide with excellent water solubility.

ハロゲン化チタン(四塩化チタン、三塩化チタン等)については、不純物(ハロゲン)、量産時の反応器の腐食、結晶性制御、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点から、塩基で中和し、沈殿物の洗浄を行ってから用いることが好ましい。その場合、得られるチタニアの分散性の観点から、乾燥を行わずに用いることが好ましい。 Titanium halides (titanium tetrachloride, titanium trichloride, etc.) are preferably neutralized with a base and the precipitate washed before use from the viewpoints of impurities (halogens), corrosion of the reactor during mass production, crystallinity control, coatability, transparency, and visible light catalysis. In that case, from the viewpoint of dispersibility of the resulting titania, it is preferable to use it without drying.

なお、酸化チタン、金属チタン等の固体を用いる場合は、平均粒子径は100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。下限値は特に設定されないが、通常1nm程度である。なお、粒径が大きい場合は遊星ボールミル、ペイントシェーカー等を用いて乾式又は湿式で粉砕して用いることもできる。酸化チタン、金属チタン等の固体の平均粒子径は、電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 When using solids such as titanium oxide and titanium metal, the average particle size is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. There is no particular lower limit, but it is usually about 1 nm. If the particle size is large, it can be ground in a dry or wet manner using a planetary ball mill, paint shaker, etc. The average particle size of solids such as titanium oxide and titanium metal is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

工程(A)で生成する分散液中のチタンを含む物質の濃度は、生産性、反応液の粘度、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点から、0.01~5mol/Lが好ましく、0.05~3mol/Lがより好ましい。 The concentration of the titanium-containing substance in the dispersion liquid produced in step (A) is preferably 0.01 to 5 mol/L, more preferably 0.05 to 3 mol/L, from the viewpoints of productivity, viscosity of the reaction liquid, coatability, transparency, and visible light catalytic properties.

反応に使用する酸は、有機酸であり、揮発性のある酸が好ましいことから化学式C2n+1COOH(n=0~3)で示されるモノカルボン酸(炭素数1~4のモノカルボン酸)、炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。 The acid used in the reaction is an organic acid, and since a volatile acid is preferable, examples of the acid include a monocarboxylic acid represented by the chemical formula C n H 2n+1 COOH (n = 0 to 3) (monocarboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms) and a hydroxycarboxylic acid having 2 to 3 carbon atoms.

揮発性、有害性及び分解性の観点から、モノカルボン酸としてはn=0のギ酸及びn=1の酢酸が好ましく、ヒドロキシカルボン酸としてはグリコール酸、乳酸等が好ましく、水溶性及び臭気の観点から酢酸が特に好ましい。これらの有機酸は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 From the viewpoints of volatility, toxicity, and decomposability, formic acid (n=0) and acetic acid (n=1) are preferred as monocarboxylic acids, and glycolic acid, lactic acid, etc. are preferred as hydroxycarboxylic acids, with acetic acid being particularly preferred from the viewpoints of water solubility and odor. These organic acids can be used alone or in combination of two or more kinds.

有機酸の使用量は、分散性、塗布性、透明性、可視光触媒性及びコストの観点から、チタンを含む物質中のチタン1モルに対して、アシルオキシ基のモル数が1.5モル以上、特に2モル以上となるように調整することが好ましい。有機酸を多く用いるほど経時安定性、塗布性、透明性等を向上させやすい。なお、上限値は特に制限されないが、チタンを含む物質中のチタン1モルに対して、アシルオキシ基のモル数が通常10モル以下となるように調整することが好ましい。 From the viewpoints of dispersibility, coatability, transparency, visible light catalysis, and cost, it is preferable to adjust the amount of organic acid used so that the number of moles of acyloxy groups per mole of titanium in the titanium-containing substance is 1.5 moles or more, and particularly 2 moles or more. The more organic acid is used, the easier it is to improve stability over time, coatability, transparency, etc. There is no particular upper limit, but it is preferable to adjust the number of moles of acyloxy groups per mole of titanium in the titanium-containing substance so that it is usually 10 moles or less.

工程(A)で得られる分散液中の有機酸の濃度は、分散性、塗布性、透明性、可視光触媒性及びコストの観点から、0.02~10mol/Lが好ましく、0.1~7mol/Lがより好ましい。 The concentration of the organic acid in the dispersion obtained in step (A) is preferably 0.02 to 10 mol/L, more preferably 0.1 to 7 mol/L, from the viewpoints of dispersibility, coatability, transparency, visible light catalytic properties, and cost.

反応溶媒としては、水等の水性溶媒を主成分(具体的には、例えば50質量%以上)として用いることが好ましいが、反応時にアルコール又はエステルを含んでいてもよい。 As the reaction solvent, it is preferable to use an aqueous solvent such as water as the main component (specifically, for example, 50% by mass or more), but alcohol or ester may be included during the reaction.

例えばチタンテトライソプロポキシドを原料として用いた場合、有機酸との反応によりイソプロピルアルコールが生じる。また、加熱により有機酸のイソプロピルエステルが生じることもある。つまり、工程(A)により得られる分散液中には、アルコール又はエステルを投入してもよいし、系中で発生していてもよい。このアルコール又はエステルについては、100℃以下の開放系における加熱により除去してもよいし、減圧により除去してもよいし、反応液中に残留していてもよい。 For example, when titanium tetraisopropoxide is used as a raw material, isopropyl alcohol is produced by reaction with an organic acid. Also, isopropyl esters of organic acids may be produced by heating. In other words, alcohol or ester may be added to the dispersion liquid obtained by step (A), or may be generated in the system. This alcohol or ester may be removed by heating in an open system at 100°C or below, or may be removed by reducing pressure, or may remain in the reaction liquid.

なお、分散液中にアルコールが含まれる場合には、得られるチタニアナノ粒子及び本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子の平均粒子径が小さくなる傾向にあり、平均粒子径を制御するために、意図的にアルコールを添加してもよい。 When alcohol is contained in the dispersion, the average particle size of the obtained titania nanoparticles and the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention tends to be small, so alcohol may be intentionally added to control the average particle size.

本発明においては、通常チタニアナノ粒子の水熱合成反応に用いることが多い硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸(特に無機強酸)は、得られるチタニアナノ粒子の結晶形がアナターゼ型の他にブルッカイト型も混在するだけでなく、得られる分散液の貯蔵安定性、装置の腐食、不純物、排水等の観点からも原則用いないことが好ましい。ただし、原料の分散性、透明性、均一性等を高め取扱いを容易にする場合には、効果を損なわない範囲で、例えば、0.01mol/L以下の範囲で補助的に使用することもできる。この場合、工程(A)で得られる分散液中のN、Cl及びS元素の濃度がいずれも0.01mol/L以下となる。 In the present invention, it is preferable not to use inorganic acids (especially strong inorganic acids) such as nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid, which are usually used in the hydrothermal synthesis reaction of titania nanoparticles, not only because the crystal form of the obtained titania nanoparticles is a mixture of anatase type and brookite type, but also from the viewpoint of storage stability of the obtained dispersion, corrosion of the equipment, impurities, drainage, etc. However, when the dispersibility, transparency, uniformity, etc. of the raw material are improved to facilitate handling, they can be used supplementarily within a range that does not impair the effect, for example, in a range of 0.01 mol/L or less. In this case, the concentrations of N, Cl, and S elements in the dispersion obtained in step (A) are all 0.01 mol/L or less.

このような工程(A)で得られる分散液のpHは、装置の腐食や取扱いの安全性、分散性等の観点から、2以上6未満が好ましく、2.1~5がより好ましい。 The pH of the dispersion obtained in step (A) is preferably 2 or more and less than 6, more preferably 2.1 to 5, from the viewpoints of equipment corrosion, handling safety, dispersibility, etc.

工程(A)において、分散液の作製方法は特に制限はなく、チタンを含む物質、有機酸及び水(溶媒)を同時に混合してもよいし、逐次混合してもよい。特に、量産スケールにおいては、凝集して大きな塊を形成しにくく攪拌を継続しやすい観点から、有機酸及び水(溶媒)を混合した後に、攪拌しながらチタンを含む物質を投入することが好ましい。一方、ラボスケールにおいては、チタンを含む物質及び有機酸を混合した後に、攪拌しながら水を投入することが好ましい。 In step (A), the method of preparing the dispersion is not particularly limited, and the titanium-containing substance, organic acid, and water (solvent) may be mixed simultaneously or sequentially. In particular, on a mass production scale, it is preferable to mix the organic acid and water (solvent) and then add the titanium-containing substance while stirring, from the viewpoint of being less likely to aggregate and form large lumps, and making it easier to continue stirring. On the other hand, on a laboratory scale, it is preferable to mix the titanium-containing substance and organic acid and then add water while stirring.

(2-2)工程(B)
工程(B)においては、工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する。
(2-2) Process (B)
In step (B), the dispersion obtained in step (A) is heated at a temperature higher than 80° C. for 1 hour or more.

工程(B)は、常圧下に行ってもよいし、密閉容器内で加圧下に行ってもよい。チタニアナノ粒子及び本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子の平均粒子径を小さくする観点から、常圧下に行うことが好ましく、具体的には0.09~0.11MPaが好ましい。なお、加圧下に行う場合は、可視光触媒活性が高く、且つ透明性の高い膜が形成しやすお観点からは、0.2MPa以下(0.11~0.2MPa)において短時間(例えば5~30分程度)の反応を行うことが好ましい。 Step (B) may be carried out under normal pressure or under pressure in a closed vessel. From the viewpoint of reducing the average particle size of the titania nanoparticles and the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention, it is preferable to carry out the reaction under normal pressure, specifically 0.09 to 0.11 MPa. When carrying out the reaction under pressure, it is preferable to carry out the reaction for a short period of time (e.g., about 5 to 30 minutes) at 0.2 MPa or less (0.11 to 0.2 MPa) from the viewpoint of easily forming a film having high visible light catalytic activity and high transparency.

加熱の際には、チタンを含む物質と有機酸と水とを十分に反応させる観点から、撹拌することが好ましい。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。また、攪拌時間は、チタンを含む物質と有機酸と水とを十分に反応させる観点から、1時間以上が好ましく、1.5時間以上がより好ましい。攪拌時間の上限値は特に制限されないが、通常240時間である。 During heating, stirring is preferred from the viewpoint of thoroughly reacting the titanium-containing substance with the organic acid and water. There are no particular limitations on the stirring method, and conventional methods can be followed. Furthermore, from the viewpoint of thoroughly reacting the titanium-containing substance with the organic acid and water, the stirring time is preferably 1 hour or more, and more preferably 1.5 hours or more. There is no particular upper limit on the stirring time, but it is usually 240 hours.

加熱温度は、80℃より高い温度、好ましくは82℃以上である。加熱温度が80℃以下では、クラックが発生しやすく、塗布性に劣りすぐに脱落することから塗膜を形成することが困難となる。なお、加熱温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常120℃である。 The heating temperature is higher than 80°C, preferably 82°C or higher. If the heating temperature is lower than 80°C, cracks are likely to occur, the coating properties are poor, and the coating falls off easily, making it difficult to form a coating film. There is no particular upper limit to the heating temperature, but when the reaction is carried out at normal pressure, it is usually 120°C.

このような工程(B)で得られる分散液のpHは、装置の腐食や取扱いの安全性、分散性等の観点から、2以上6未満が好ましく、2.1~5がより好ましい。 The pH of the dispersion obtained in step (B) is preferably 2 or more and less than 6, more preferably 2.1 to 5, from the viewpoints of equipment corrosion, handling safety, dispersibility, etc.

(2-3)工程(C)
工程(C)においては、工程(B)で得られた分散液と金属化合物とを混合して得た分散液に対して紫外光を照射する。
(2-3) Process (C)
In the step (C), the dispersion obtained by mixing the dispersion obtained in the step (B) with a metal compound is irradiated with ultraviolet light.

使用する金属化合物としては、還元により金属ナノ粒子となる物質であれば特に制限はない。つまり、金属化合物としては、金属ナノ粒子前駆体が好ましく、負電荷を有する金属の陰イオン錯体を有する金属化合物がより好ましい。具体的には、塩化金属イオン(ヘキサクロロ白金(IV)酸イオン、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸イオン、ヘキサクロロイリジウム(IV)酸イオン、テトラクロロ白金(II)酸イオン、テトラクロロパラジウム(II)酸イオン、テトラクロロ金(III)酸イオン、テトラクロロ鉄(III)イオン、テトラクロロ銅(II)イオン、ジクロロ銅(I)イオン等)、チオ硫酸金属イオン(ビス(チオスルファト)鉄(III)イオン等)、アンミン金属イオン(ジクロロジアンミン白金(II)等)等が挙げられる。これらの金属化合物は、水和物であってもよい。これらの金属化合物は、単独で使用することもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 There are no particular limitations on the metal compound used, so long as it is a substance that becomes metal nanoparticles upon reduction. In other words, the metal compound is preferably a metal nanoparticle precursor, and more preferably a metal compound having an anion complex of a negatively charged metal. Specific examples include metal chloride ions (hexachloroplatinate (IV) ion, hexachloropalladate (IV) ion, hexachloroiridate (IV) ion, tetrachloroplatinate (II) ion, tetrachloropalladate (II) ion, tetrachloroaurate (III) ion, tetrachloroiron (III) ion, tetrachlorocopper (II) ion, dichlorocopper (I) ion, etc.), metal thiosulfate ions (bis(thiosulfato)iron (III) ion, etc.), ammine metal ions (dichlorodiammineplatinum (II), etc.), etc. These metal compounds may be hydrates. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more.

工程(C)において、金属化合物の使用量は、分散性、透明性、可視光触媒活性及びコストの観点から、金属化合物中の金属元素の質量に換算して、工程(B)で得られた分散液を200℃で加熱した際の固形分量に対して90質量%以下であることが好ましく、0.001~20質量%であることがより好ましく、0.1~2質量%であることがさらに好ましい。 In step (C), the amount of the metal compound used, converted into the mass of the metal element in the metal compound, is preferably 90 mass% or less, more preferably 0.001 to 20 mass%, and even more preferably 0.1 to 2 mass%, based on the solid content when the dispersion obtained in step (B) is heated at 200°C, from the viewpoints of dispersibility, transparency, visible light catalytic activity, and cost.

工程(C)において、紫外光の照射強度は、金属ナノ粒子のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、10μW/cm以上が好ましく、100μW/cm以上がより好ましく、1mW/cm以上がさらに好ましい。なお、紫外光の照射強度の上限値は、特に制限はないが、通常2W/cmである。 In step (C), the irradiation intensity of the ultraviolet light is preferably 10 μW/cm 2 or more, more preferably 100 μW/cm 2 or more, and even more preferably 1 mW/cm 2 or more, from the viewpoints of ease of supporting the metal nanoparticles on the titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. The upper limit of the irradiation intensity of the ultraviolet light is not particularly limited, but is usually 2 W/cm 2 .

工程(C)において、紫外光の照射時間は、5分以上照射することでチタニアナノ粒子表面に金属ナノ粒子が生成しやすいが、可視光触媒活性等の観点から10分以上照射することが好ましく、20分以上照射することがより好ましい。なお、紫外光の照射時間の上限値は、特に制限はないが、通常5時間である。 In step (C), metal nanoparticles are easily generated on the surface of titania nanoparticles by irradiating with ultraviolet light for 5 minutes or more, but from the viewpoint of visible light catalytic activity, irradiation for 10 minutes or more is preferable, and irradiation for 20 minutes or more is more preferable. There is no particular upper limit on the ultraviolet light irradiation time, but it is usually 5 hours.

工程(C)においては、紫外光をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するパルス照射であっても、途切れなく継続して照射する連続照射であってもよく、要求特性に応じて適宜設定することができる。 In step (C), the ultraviolet light may be irradiated in pulses repeatedly at a predetermined time interval, or may be irradiated continuously without interruption, and can be appropriately set according to the required characteristics.

工程(C)において、紫外光照射は、金属ナノ粒子のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、室温(20℃)以上で行うことが好ましく、50℃以上で行うことがより好ましい。なお、温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常100℃である。 In step (C), the ultraviolet light irradiation is preferably performed at room temperature (20°C) or higher, and more preferably at 50°C or higher, from the viewpoints of ease of supporting the metal nanoparticles on the titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. There is no particular upper limit on the temperature, but when the reaction is performed at normal pressure, it is usually 100°C.

工程(C)において、紫外光照射の際には、工程(B)で得られた分散液と金属化合物とを十分に反応させる観点から、撹拌することが好ましい。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。 In step (C), during irradiation with ultraviolet light, it is preferable to stir the dispersion obtained in step (B) in order to sufficiently react with the metal compound. There are no particular limitations on the stirring method, and conventional methods can be used.

工程(C)は、空気雰囲気下に行ってもよいし、嫌気下で行ってもよいが、嫌気下としては、具体的には、窒素雰囲気下やアルゴン雰囲気下等の不活性ガス雰囲気下等が挙げられる。 Step (C) may be carried out in an air atmosphere or an anaerobic atmosphere, specifically, in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

この後、常法により、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を沈殿及び遠心分離すること等により、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を回収することができる。つまり、大量のアシルオキシ基が表面に存在するチタン原子に結合し、金属ナノ粒子が表面に担持されたチタニアナノ粒子を得ることができる。 Then, the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles of the present invention can be recovered by precipitating and centrifuging the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles in a conventional manner. In other words, titania nanoparticles carrying metal nanoparticles on their surfaces can be obtained, in which a large amount of acyloxy groups are bonded to titanium atoms present on the surface.

工程(B)で得られる分散液中に存在するチタニアナノ粒子は、正に帯電している。工程(C)で使用する金属化合物は、通常、負に帯電していることから、チタニアナノ粒子に引きつけることができ、結果的に得られる金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子においては、チタニアナノ粒子表面に金属ナノ粒子を強固に密着させることが可能である。 The titania nanoparticles present in the dispersion obtained in step (B) are positively charged. The metal compound used in step (C) is usually negatively charged and can be attracted to the titania nanoparticles, and the resulting metal nanoparticle-supported titania nanoparticles can have the metal nanoparticles firmly attached to the titania nanoparticle surface.

(2-4)工程(C’)
本発明では、上記した工程(C)の代わりに、工程(C’)として、工程(B)で得られた分散液と金属ナノ粒子とを混合する工程を採用することもできる。
(2-4) Process (C')
In the present invention, instead of the above-mentioned step (C), a step (C') can also be adopted in which the dispersion liquid obtained in the step (B) is mixed with metal nanoparticles.

使用する金属ナノ粒子としては、特に制限はなく、上記した金属ナノ粒子を使用することができる。この金属ナノ粒子は、公知の方法で製造された金属ナノ粒子や市販の金属ナノ粒子を使用することができる。 There are no particular limitations on the metal nanoparticles to be used, and the above-mentioned metal nanoparticles can be used. These metal nanoparticles can be metal nanoparticles produced by known methods or commercially available metal nanoparticles.

工程(C’)において、金属ナノ粒子の使用量は、分散性、透明性、可視光触媒活性及びコストの観点から、工程(B)で得られた分散液を200℃で加熱した際の固形分量に対して90質量%以下であることが好ましく、0.001~20質量%であることがより好ましく、0.1~2質量%であることがさらに好ましい。 In step (C'), the amount of metal nanoparticles used is preferably 90% by mass or less, more preferably 0.001 to 20% by mass, and even more preferably 0.1 to 2% by mass, based on the solid content of the dispersion obtained in step (B) when heated at 200°C, from the viewpoints of dispersibility, transparency, visible light catalytic activity, and cost.

工程(C’)において、工程(B)で得られた分散液と金属ナノ粒子とを混合する方法は特に制限はなく、常法にしたがうことができる。例えば、工程(B)で得られた分散液に金属ナノ粒子を添加し、攪拌することができる。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。 In step (C'), the method for mixing the dispersion liquid obtained in step (B) with the metal nanoparticles is not particularly limited and can be performed according to a conventional method. For example, the metal nanoparticles can be added to the dispersion liquid obtained in step (B) and stirred. The stirring method is not particularly limited and can be performed according to a conventional method.

工程(C’)において、工程(B)で得られた分散液と金属ナノ粒子との混合は、金属ナノ粒子のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、室温(20℃)以上で行うことが好ましく、50℃以上で行うことがより好ましい。なお、温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常100℃である。 In step (C'), the dispersion obtained in step (B) is mixed with the metal nanoparticles at room temperature (20°C) or higher, and more preferably at 50°C or higher, from the viewpoints of ease of supporting the metal nanoparticles on the titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. There is no particular upper limit on the temperature, but when the reaction is carried out at normal pressure, it is usually 100°C.

工程(C’)は、空気雰囲気下に行ってもよいし、嫌気下で行ってもよい。嫌気下としては、具体的には、窒素雰囲気下やアルゴン雰囲気下等の不活性ガス雰囲気下等が挙げられる。 Step (C') may be carried out in an air atmosphere or an anaerobic atmosphere. Specific examples of an anaerobic atmosphere include an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

この後、常法により、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を沈殿及び遠心分離すること等により、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を回収することができる。つまり、大量のアシルオキシ基が表面に存在するチタン原子結合し、金属ナノ粒子が表面に担持され、強固に密着したチタニアナノ粒子を得ることができる。 Then, the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles of the present invention can be recovered by precipitating and centrifuging the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles in a conventional manner. In other words, a large amount of acyloxy groups are bonded to the titanium atoms present on the surface, and the metal nanoparticles are supported on the surface, resulting in titania nanoparticles that are firmly adhered to the surface.

3.金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液
本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液(特に光触媒分散液、さらには可視光応答型光触媒分散液)は、上記工程(A)~(C)を経た反応液を用い、必要に応じて超音波分散等の分散工程を加えることにより、さらに均一な分散液を作製できる。この時、従来の可視光応答型光触媒の分散液においては分散剤を使用しなければ均一な分散液を得ることができなかったことから、本発明においても、分散剤を加えてもよいが、分散剤を加えなくても通常の可視光応答型光触媒より遥かに分散性のよい分散液が得られる。分散性がよい結果、コーティングの耐クラック性にも優れる。また、分散剤を加えなくてもよい結果、緻密なチタニアのコーティングも可能になり、塗布性及び透明性にも優れるうえに、可視光触媒活性にも優れる。
3. Metal nanoparticle-supported titania nanoparticle dispersion The metal nanoparticle-supported titania nanoparticle dispersion of the present invention (particularly the photocatalyst dispersion, and further the visible light responsive photocatalyst dispersion) can be made more uniform by using the reaction liquid that has undergone the above steps (A) to (C) and adding a dispersion step such as ultrasonic dispersion as necessary. At this time, in the conventional visible light responsive photocatalyst dispersion, a uniform dispersion could not be obtained unless a dispersant was used, so in the present invention, a dispersant may be added, but even without adding a dispersant, a dispersion with much better dispersibility than that of a normal visible light responsive photocatalyst can be obtained. As a result of the good dispersibility, the coating also has excellent crack resistance. In addition, as a result of not needing to add a dispersant, a dense titania coating is also possible, and in addition to being excellent in coatability and transparency, the visible light catalytic activity is also excellent.

この際、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液においては、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液の総量を100質量%として、主要な溶媒である水の含有量をコーティングの容易さ、及びコーティングの膜性の観点から、50質量%以上、特に60質量%以上とすることが好ましい。 In this case, in the titania nanoparticle dispersion liquid carrying metal nanoparticles of the present invention, the content of water, which is the main solvent, is preferably 50% by mass or more, particularly 60% by mass or more, from the viewpoints of ease of coating and film properties of the coating, with the total amount of the titania nanoparticle dispersion liquid carrying metal nanoparticles of the present invention being 100% by mass.

また、本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を反応液から取り出し、溶媒を変更することも可能である。反応液から遠心分離やろ過膜等により水分を除去し、有機溶媒に置換してもよい。その際は本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を乾燥させないことが、分散性、透明性等の観点から好ましい。 It is also possible to take out the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles of the present invention from the reaction solution and change the solvent. Water may be removed from the reaction solution by centrifugation, a filtration membrane, or the like, and replaced with an organic solvent. In this case, it is preferable not to dry the titania nanoparticles carrying metal nanoparticles of the present invention from the viewpoints of dispersibility, transparency, etc.

分散液に使用する有機溶媒としては、アルコール等が挙げられる。この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の炭素数1~6の脂肪族アルコールの他、α-テルピネオール等の非脂肪族アルコール;ブチルカルビトール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、ヘキシレングリコール(2-メチル-2,4-ペンタンジオール)、エチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール系溶媒;1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール等が挙げられる。 Examples of organic solvents used in the dispersion include alcohols. Examples of the alcohol include aliphatic alcohols having 1 to 6 carbon atoms, such as methanol, ethanol, and isopropanol, as well as non-aliphatic alcohols, such as α-terpineol; glycol-based solvents, such as butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), hexylene glycol (2-methyl-2,4-pentanediol), ethylene glycol-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; and diols, such as 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.

また、OH基を有さなくても、チタニア及び他の溶媒(水、アルコール等)との親和性があればよく、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート等が挙げられる。なかでも、沸点等の観点から、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等が好ましい。 In addition, even if they do not have an OH group, they may have affinity with titania and other solvents (water, alcohol, etc.), and examples of such compounds include diethylene glycol butyl methyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol diacetate, and tetraethylene glycol diacetate. Among these, diethylene glycol monobutyl ether acetate and tetraethylene glycol dimethyl ether are preferred from the standpoint of boiling point, etc.

本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液は、用途に応じて粘度を調整し、例えば、スピンコート、ディップコート、スプレー等に用いる場合は低粘度、刷毛塗り、スキージ法等に用いる場合はそれより粘度を高く調整し、スクリーン印刷に用いる場合は、さらに粘度を高く調製し、流動性を抑制することが好ましい。このようにして得られる本発明の塗膜は、上記のとおり緻密なコーティングである。 The viscosity of the metal nanoparticle-supported titania nanoparticle dispersion of the present invention is adjusted according to the application. For example, it is adjusted to a low viscosity when used for spin coating, dip coating, spraying, etc., and to a higher viscosity when used for brush coating, squeegee method, etc., and it is preferable to adjust the viscosity even higher when used for screen printing to suppress fluidity. The coating film of the present invention obtained in this way is a dense coating as described above.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained based on examples, but the present invention is not limited to these.

[実施例1]
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸120g(2mol)を加え60分撹拌し、水を538g加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、酢酸の濃度は2.5mol/L、pHは2.2であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、60分間撹拌した後に加熱を行ったところ70℃で沈殿がすべて溶解した。なお、この分散液において、無機酸の濃度、N、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
[Example 1]
120g (2mol) of acetic acid was added to 142.1g (0.5mol) of titanium tetraisopropoxide, and the mixture was stirred for 60 minutes, and 538g of water was added. This dispersion had a titanium tetraisopropoxide concentration of 0.625mol/L, an acetic acid concentration of 2.5mol/L, and a pH of 2.2. A large amount of translucent precipitate was generated, but when the mixture was stirred for 60 minutes and then heated at 70°C, all of the precipitate was dissolved. In this dispersion, the concentration of inorganic acid, and the concentrations of N, Cl, and S elements were all 0mol/L.

その後、常圧(0.10MPa)で、85℃で3時間撹拌したところ、有機分散剤を使うことなく半透明の均一なチタニア分散液が得られた。この分散液に超音波分散を加えたところ、粘度が低減され、透明性が増した。この分散液は水の含有量が67質量%でありpHは2.3であった。 After that, the mixture was stirred at normal pressure (0.10 MPa) and 85°C for 3 hours, resulting in a uniform, translucent titania dispersion without the use of an organic dispersant. When ultrasonic dispersion was added to this dispersion, the viscosity was reduced and the transparency was increased. This dispersion had a water content of 67% by mass and a pH of 2.3.

この分散液を乾燥し、チタニアナノ粒子を得た。このチタニアナノ粒子について、BET比表面積を測定したところ250m/gであった。また、TEM観察を行ったところ、平均粒子径は約3nmであった。また得られたチタニアナノ粒子について、X線回折で結晶性を解析したところ、アナターゼ型100%であった(他の結晶形は存在しなかった)。 The dispersion was dried to obtain titania nanoparticles. The BET specific surface area of the titania nanoparticles was measured to be 250 m 2 /g. TEM observation revealed that the average particle size was about 3 nm. X-ray diffraction analysis of the crystallinity of the obtained titania nanoparticles revealed that they were 100% anatase type (no other crystal forms were present).

この分散液を、水分計を用いて200℃で保持し質量減少がなくなるまで乾燥したチタニアナノ粒子のTG-DTAを、空気雰囲気下3℃/分の昇温条件で600℃まで昇温させて測定したところ、200℃以上での質量減少は10質量%であった。この200℃以上での質量減少は、有機酸である酢酸が脱離することによる質量減少に相当する。遊離した酢酸は200℃以下でほとんど揮発することから、200℃以上における質量減少が10質量%であることが、チタニアナノ粒子表面にアシルオキシ基である大量のアセチル基が-OCOCHの形でチタン原子と結合していることを示唆している。 The dispersion was kept at 200 ° C. using a moisture meter and dried until there was no mass loss. The TG-DTA of the titania nanoparticles was measured by heating up to 600 ° C. at a temperature increase of 3 ° C. / min under an air atmosphere, and the mass loss at 200 ° C. or higher was 10% by mass. This mass loss at 200 ° C. or higher corresponds to the mass loss due to the elimination of acetic acid, which is an organic acid. Since most of the liberated acetic acid volatilizes at 200 ° C. or lower, the fact that the mass loss at 200 ° C. or higher is 10% by mass suggests that a large amount of acetyl groups, which are acyloxy groups, are bonded to titanium atoms in the form of -OCOCH 3 on the surface of the titania nanoparticles.

空気雰囲気下において、この分散液30g(5.2質量%)に8.3mgのヘキサクロロ白金(IV)酸六水和物を加え、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される白金分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。 In an air atmosphere, 8.3 mg of hexachloroplatinic (IV) acid hexahydrate was added to 30 g (5.2 mass%) of this dispersion, and the mixture was stirred and mixed for 30 minutes at room temperature (20°C) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW/ cm2 . In other words, the platinum content was added so that it was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95 mass% and the pH was 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は94.8%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は6.6以上と非常に高い値が得られた。また、暗闇下の活性値は0であったことから、この抗菌性が光触媒効果によるものであることが分かる。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400-800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 94.8%. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), and an extremely high antibacterial activity value of 6.6 or more was obtained. Furthermore, the activity value in the dark was 0, which indicates that this antibacterial property is due to the photocatalytic effect.

[実施例2]
実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.2質量%)に代表的な白金ナノ粒子合成方法であるポリオール還元により合成した白金ナノ粒子を、白金分が酸化チタン重量に対して2質量%となるように添加し、1時間攪拌混合することで分散液を得た。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。
[Example 2]
Platinum nanoparticles synthesized by polyol reduction, a typical method for synthesizing platinum nanoparticles, were added to 30 g (5.2 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 so that the platinum content was 2 mass% relative to the weight of titanium oxide, and the mixture was stirred and mixed for 1 hour to obtain a dispersion. The water content of this dispersion was about 95 mass% and the pH was 2.3.

次に、白金を2wt%担持させた分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は94.8%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、実施例2はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。更に、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は6.6以上だった。実施例1の10倍量白金を担持させたサンプルは実施例1と同等の活性値を示したことから、同じ量を担持させた場合の抗菌性は実施例1のほうが優れていることが分かる。また、暗闇下の活性値は0であったことから、この抗菌性が光触媒効果によるものであることが分かる。 Next, a dispersion liquid carrying 2 wt% platinum was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 94.8%. In addition, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. From this, it can be understood that Example 2 has a high degree of adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface. Furthermore, when an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), the antibacterial activity value was 6.6 or more. Since the sample carrying 10 times the amount of platinum of Example 1 showed the same activity value as Example 1, it can be seen that Example 1 has better antibacterial properties when the same amount is carried. Furthermore, the activity value in the dark was 0, indicating that this antibacterial property is due to the photocatalytic effect.

[実施例3]
水の量を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.9質量%)に6.3mgのビス(アセチルアセトナト)白金(II)を加え、空気雰囲気下、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で2時間30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される白金分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。また、照射時間が実施例1に比べおよそ5倍かかったことから、ヘキサクロロ白金(IV)のように、負電荷の錯体の方が酸化チタン表面との相互作用が大きくなったことが示唆される。
[Example 3]
6.3 mg of bis(acetylacetonato)platinum(II) was added to 30 g (5.9% by mass) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of water was changed, and the mixture was stirred and mixed for 2 hours and 30 minutes at room temperature (20°C) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW/ cm2 in an air atmosphere (continuous irradiation), to obtain a dispersion. That is, the platinum content was added so that it was 0.2% by mass relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95% by mass and the pH was 2.3. In addition, the irradiation time was about 5 times longer than in Example 1, suggesting that the interaction between the negatively charged complex and the titanium oxide surface was greater, such as with hexachloroplatinum(IV).

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は6.5であった。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, exposure for 7 hours), and the antibacterial activity value was 6.5.

[実施例4]
水の量を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.9質量%)に11.1mgの酢酸銅(II)一水和物を加え、空気雰囲気下、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で2時間30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される銅分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。
[Example 4]
11.1 mg of copper acetate (II) monohydrate was added to 30 g (5.9 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of water was changed, and the mixture was stirred and mixed for 2 hours and 30 minutes at room temperature (20 ° C.) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW / cm 2 in an air atmosphere (continuous irradiation), to obtain a dispersion. In other words, the copper content was added so that the amount of supported copper was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95 mass% and the pH was 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は5.3であった。 Then, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, exposure for 7 hours), and the antibacterial activity value was 5.3.

[実施例5]
水の量を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.9質量%)に0.47mgのヘキサクロロ白金(IV)酸六水和物を加え、空気雰囲気下、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される白金分が酸化チタン重量に対して0.01質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。
[Example 5]
0.47 mg of hexachloroplatinic (IV) acid hexahydrate was added to 30 g (5.9% by mass) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of water was changed, and the mixture was stirred and mixed for 30 minutes at room temperature (20 ° C.) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW / cm 2 in an air atmosphere (continuous irradiation), to obtain a dispersion. In other words, the platinum content supported was added so that it was 0.01% by mass relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95% by mass and the pH was 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は4.6であった。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, exposure for 7 hours), and the antibacterial activity value was 4.6.

[実施例6]
水の量を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.9質量%)に5.5mgの酢酸銀(I)を加え、空気雰囲気下、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される銀分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。
[Example 6]
5.5 mg of silver acetate (I) was added to 30 g (5.9 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 except that the amount of water was changed, and the dispersion was obtained by stirring and mixing for 30 minutes at room temperature (20 ° C.) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW / cm 2 in an air atmosphere (continuous irradiation). In other words, the silver content supported was added so that it was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95 mass% and the pH was 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は6.6以上であった。 Then, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, exposure for 7 hours), and the antibacterial activity value was 6.6 or higher.

[実施例7]
水の量を変えたこと以外は実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液30g(5.9質量%)に8.0mgの塩化鉄(II)四水和物を加え、空気雰囲気下、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で2時間30分攪拌混合を行うことで、分散液を得た。つまり、担持される鉄分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。この分散液は水の含有量が約95質量%でありpHは2.3であった。
[Example 7]
8.0 mg of iron (II) chloride tetrahydrate was added to 30 g (5.9 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of water was changed, and the mixture was stirred and mixed for 2 hours and 30 minutes at room temperature (20 ° C.) while continuously irradiating with ultraviolet light having an irradiation intensity of 1.5 mW / cm 2 in an air atmosphere (continuous irradiation), to obtain a dispersion. In other words, the iron content was added so that the amount of supported iron was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide. The water content of this dispersion was about 95 mass% and the pH was 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は6.6以上であった。 Then, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, exposure for 7 hours), and the antibacterial activity value was 6.6 or higher.

[比較例1]
チタニアナノ粒子ST-01(石原産業(株)製、比表面積300m/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm、表面にアシル基は存在しない)10gに酢酸30gと水160gを加え、53.1mgのヘキサクロロ白金酸六水和物を添加し、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で30分攪拌混合を行った後に超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。つまり、担持される白金分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。
[Comparative Example 1]
30 g of acetic acid and 160 g of water were added to 10 g of titania nanoparticles ST-01 (Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd., specific surface area 300 m2 /g, average particle size calculated from the specific surface area 5 nm, no acyl groups present on the surface), 53.1 mg of hexachloroplatinic acid hexahydrate was added, and the mixture was stirred and mixed for 30 minutes at room temperature (20°C) while being continuously irradiated with ultraviolet light at an irradiation intensity of 1.5 mW/ cm2 (continuous irradiation), followed by ultrasonic dispersion, but a homogeneous solution was not obtained. In other words, the amount of platinum supported was added so that it was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide.

また、この懸濁液をガラス基板上に塗布したが、チタニア膜が完全に不透明であった。このことから、比較例1の分散性は実施例1の分散性に劣ることが理解できる。また、チタニアナノ粒子ST-01とガラス表面の密着度が低く、指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。 This suspension was also applied to a glass substrate, but the titania film was completely opaque. This shows that the dispersibility of Comparative Example 1 was inferior to that of Example 1. In addition, the adhesion between the titania nanoparticles ST-01 and the glass surface was low, and the titania nanoparticles slid off when lightly rubbed with a finger.

次に、この懸濁液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は65.7%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。このことから、比較例1は実施例1に比べチタニアナノ粒子ST-01とガラス表面の密着度が低いことが理解できる。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は2.5であった。実施例1及び比較例1から、比較例1の可視光触媒活性は実施例1に劣ることが理解できる。 Next, this suspension was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 65.7%. When the surface of the obtained glass substrate sample was lightly rubbed with a finger, the titania nanoparticles slid off. From this, it can be seen that the adhesion between the titania nanoparticles ST-01 and the glass surface is lower in Comparative Example 1 than in Example 1. When an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), the antibacterial activity value was 2.5. From Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the visible light catalytic activity of Comparative Example 1 is inferior to that of Example 1.

[比較例2]
チタニアナノ粒子ST-01(石原産業(株)製、比表面積300m/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm、表面にアシル基は存在しない)10gに水190gを加え、53.1mgのヘキサクロロ白金酸六水和物を添加し、照射強度1.5mW/cmの紫外線を途切れなく継続して照射(連続照射)しながら、室温(20℃)で30分攪拌混合を行った後に超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。つまり、担持される白金分が酸化チタン重量に対して0.2質量%となるように添加した。
[Comparative Example 2]
190 g of water was added to 10 g of titania nanoparticles ST-01 (Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd., specific surface area 300 m2 /g, average particle size calculated from the specific surface area 5 nm, no acyl groups present on the surface), 53.1 mg of hexachloroplatinic acid hexahydrate was added, and the mixture was stirred and mixed for 30 minutes at room temperature (20°C) while being continuously irradiated with ultraviolet light at an irradiation intensity of 1.5 mW/ cm2 (continuous irradiation), followed by ultrasonic dispersion, but a homogeneous solution was not obtained. In other words, the amount of platinum supported was added so that it was 0.2 mass% relative to the weight of titanium oxide.

また、この懸濁液をガラス基板上に塗布したが、チタニア膜が完全に不透明であった。このことから、比較例2の分散性は実施例1の分散性に劣ることが理解できる。また、チタニアナノ粒子ST-01とガラス表面の密着度が低く、指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。 Furthermore, when this suspension was applied to a glass substrate, the titania film was completely opaque. From this, it can be understood that the dispersibility of Comparative Example 2 was inferior to that of Example 1. In addition, the adhesion between the titania nanoparticles ST-01 and the glass surface was low, and the titania nanoparticles slid off when lightly rubbed with a finger.

次に、この懸濁液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は87.2%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。このことから、比較例2は実施例1に比べチタニアナノ粒子ST-01とガラス表面の密着度が低いことが理解できる。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は1.7であった。実施例1及び比較例2から、比較例2の可視光触媒活性は実施例1に劣ることが理解できる。比較例1及び2から、系中に遊離酢酸が存在したとしても可視光触媒活性に影響はなく、表面に修飾した酢酸が可視光触媒活性に影響を与えていることが理解できる。 Next, this suspension was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 87.2%. In addition, when the surface of the obtained glass substrate sample was lightly rubbed with a finger, the titania nanoparticles slid off. From this, it can be seen that the adhesion between the titania nanoparticles ST-01 and the glass surface is lower in Comparative Example 2 than in Example 1. When an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), the antibacterial activity value was 1.7. From Example 1 and Comparative Example 2, it can be seen that the visible light catalytic activity of Comparative Example 2 is inferior to that of Example 1. From Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that even if free acetic acid is present in the system, it does not affect the visible light catalytic activity, and that the acetic acid modified on the surface affects the visible light catalytic activity.

[比較例3]
ルミレッシュCT-2(酸化チタン系可視光応答型触媒の市販品、表面にアシル基は存在しない)10gに水190gを加え、超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。
[Comparative Example 3]
190 g of water was added to 10 g of Lumilesh CT-2 (a commercially available titanium oxide-based visible light responsive catalyst, no acyl groups present on the surface) and ultrasonic dispersion was performed, but a homogeneous solution was not obtained.

また、この懸濁液をガラス基板上に塗布したが、チタニア膜が完全に不透明であった。このことから、比較例3の分散性は実施例1の分散性に劣ることが理解できる。また、チタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が低く、指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。 When this suspension was applied to a glass substrate, the titania film was completely opaque. This shows that the dispersibility of Comparative Example 3 was inferior to that of Example 1. In addition, the adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface was low, and the titania nanoparticles slid off when lightly rubbed with a finger.

次に、この懸濁液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は59.8%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。このことから、比較例3は実施例1に比べチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が低いことが理解できる。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は2.0であった。実施例1及び比較例3から、比較例3の可視光触媒活性は実施例1に劣ることが理解できる。 Next, this suspension was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 59.8%. When the surface of the obtained glass substrate sample was lightly rubbed with a finger, the titania nanoparticles slid off. From this, it can be seen that the adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface in Comparative Example 3 is lower than that in Example 1. When an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), the antibacterial activity value was 2.0. From Example 1 and Comparative Example 3, it can be seen that the visible light catalytic activity of Comparative Example 3 is inferior to that of Example 1.

[比較例4]
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸120g(2mol)を加え60分撹拌し、水を538g加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、酢酸の濃度は2.5mol/L、pHは2.2であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、60分間撹拌した後に加熱を行ったところ70℃で沈殿がすべて溶解した。なお、この分散液において、無機酸の濃度、N、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
[Comparative Example 4]
120g (2mol) of acetic acid was added to 142.1g (0.5mol) of titanium tetraisopropoxide, and the mixture was stirred for 60 minutes, and 538g of water was added. This dispersion had a titanium tetraisopropoxide concentration of 0.625mol/L, an acetic acid concentration of 2.5mol/L, and a pH of 2.2. A large amount of translucent precipitate was generated, but when the mixture was stirred for 60 minutes and then heated at 70°C, all of the precipitate was dissolved. In this dispersion, the concentration of inorganic acid, and the concentrations of N, Cl, and S elements were all 0mol/L.

その後、常圧(0.10MPa)で、85℃で3時間撹拌したところ、有機分散剤を使うことなく半透明の均一なチタニア分散液が得られた。この分散液に超音波分散を加えたところ、粘度が低減され、透明性が増した。この分散液は水の含有量が67質量%でありpHは2.3であった。 After that, the mixture was stirred at normal pressure (0.10 MPa) and 85°C for 3 hours, resulting in a uniform, translucent titania dispersion without the use of an organic dispersant. When ultrasonic dispersion was added to this dispersion, the viscosity was reduced and the transparency was increased. This dispersion had a water content of 67% by mass and a pH of 2.3.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、その平均値は95.0%であった。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lx、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は1.6であった。実施例1及び比較例4から、比較例4の可視光触媒活性は実施例1に劣ることが理解できる。また、実施例1の高い可視光触媒活性は、表面に強く密着した金属ナノ粒子である白金ナノ粒子によることが理解できる。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet/visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average value was 95.0%. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lx, irradiation for 7 hours), and the antibacterial activity value was 1.6. From Example 1 and Comparative Example 4, it can be seen that the visible light catalytic activity of Comparative Example 4 is inferior to Example 1. It can also be seen that the high visible light catalytic activity of Example 1 is due to platinum nanoparticles, which are metal nanoparticles that are strongly adhered to the surface.

Claims (6)

チタニアナノ粒子の表面に金属ナノ粒子が担持された金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子であって、
前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、
前記チタニアナノ粒子がアナターゼ型であり、
前記チタニアナノ粒子の比表面積が250~500m /gであり、
前記金属ナノ粒子を構成する金属が、白金、銀及び銅よりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、
前記チタニアナノ粒子を示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であり、且つ、
チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して90質量%以下の担持量で金属ナノ粒子が表面に担持されている、金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。
A metal nanoparticle-supported titania nanoparticle having metal nanoparticles supported on the surface of the titania nanoparticle,
The titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface,
The titania nanoparticles are of anatase type;
The specific surface area of the titania nanoparticles is 250 to 500 m 2 /g;
the metal constituting the metal nanoparticles is at least one metal selected from the group consisting of platinum, silver, and copper;
When the titania nanoparticles are heated to 600°C using a thermogravimetric and differential thermal analyzer, the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more; and
Titania nanoparticles carrying metal nanoparticles, the metal nanoparticles being carried on the surface thereof in an amount of 90 mass % or less relative to titanium oxide in the titania nanoparticles.
前記アシルオキシ基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、請求項1に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 The metal nanoparticle-supported titania nanoparticles according to claim 1, wherein the acyloxy group is bonded to the titanium atom via a group represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms). 前記アシルオキシ基が、炭素数1~4のモノカルボン酸及び炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシルオキシ基である、請求項1に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 The metal nanoparticle-supported titania nanoparticles according to claim 1, wherein the acyloxy group is an acyloxy group derived from at least one organic acid selected from the group consisting of monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms and hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms. 前記有機酸が酢酸である、請求項3に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 The metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of claim 3, wherein the organic acid is acetic acid. 前記チタニアナノ粒子がアナターゼ型100%である、請求項1~のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 The metal nanoparticle-supporting titania nanoparticle according to any one of claims 1 to 4 , wherein the titania nanoparticles are 100% anatase type. 請求項1~のいずれか1項に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子を含有する、光触媒。 A photocatalyst comprising the metal nanoparticle-supporting titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 5 .
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