JP2022134668A - 光触媒コーティング剤および光触媒コーティング剤の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水溶性酸化チタン系光触媒コーティング剤の分散性を向上させ、コーティング対象への定着性を向上させる。【解決手段】実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法はペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸と可視光ゾルとを混合する工程を含み、このペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれは0.1~2.0wt%であり、それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である。【選択図】図1
Description
新規性喪失の例外適用申請有り
この発明は、光触媒コーティング剤に関する。
光触媒コーティング剤は、酸化チタン(TiO2)等を触媒とし、それに光が照射されると、励起されたマイナスの電荷を持った電子が飛び出し、また酸化チタン等には正孔が生成される。この触媒から飛び出した電子は酸素(O2)と結びつき「O2-」(スーパーオキサイドアニオン)を生成する。一方、空気中の「H2O」における電子がこの正孔に反応して移動し、この「H2O」は「・OH」(ヒドロキシラジカル)となる。電子の移動により出現した「スーパーオキサイドアニオン」と「ヒドロキシラジカル」は何れも酸化分解力により、有機物等を分解することができる。例えば、近づいてくる悪臭や汚れ付着の原因となる空気中の油分、雑菌、カビ菌、ウイルスや有害化学ガスなど様々な危険な物質を繰り返し分解除去。空気中に無害な物質として発散する。
特許文献1には、有機溶媒水溶液中にチタニウムブトキシトを混合し、150~220℃に加熱してチタニウムブトキシトを加水分解し、これを乾燥させて中間生成物を得る第1ステップと、中間生成物を150~300℃で焼成する第2ステップとを含む、光触媒の製造方法が開示されている。
特許文献1における光触媒は、形状が粒子状又は粉末状である。粒子状又は粉末状の光触媒を用いて光触媒膜を得るためには、粉末状の光触媒を膜状に形成することや、光触媒粉末をいかに微粒子にするかが問われる。
このような光触媒コーティング剤においては、コーティング対象の壁部等に結晶化した光触媒粉末からなる膜を形成するが、この膜は定着性に課題があり、はがれてくることによりコーティング対象(基体)において光触媒の効果を得られなくなるおそれがあった。また分散させにくいという課題もあった。また、このような光触媒コーティング剤ではバインダーを用いなければならないという問題もあった。
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光触媒コーティング剤の分散安定性の低下を防止することにある。
実施形態の光触媒コーティング剤はペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルを含み、さらにこのペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれの固形分濃度は0.1~2.0wt%であり、それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である。
また上記光触媒コーティング剤において、可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含んでもよい。
また上記光触媒コーティング剤において、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸、および可視光ゾルのwt%が実質的に同様であってもよい。
実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法は、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれにおいて固形分濃度を0.1~2.0wt%の範囲内とする工程と、ペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルとを混合する工程を含み、 それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である。
また上記実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法において、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルのwt%を実質的に同様になるようにしてもよい。
また上記光触媒コーティング剤において、可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含んでもよい。
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実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法は、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれにおいて固形分濃度を0.1~2.0wt%の範囲内とする工程と、ペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルとを混合する工程を含み、 それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である。
また上記実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法において、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルのwt%を実質的に同様になるようにしてもよい。
実施形態によれば、光触媒コーティング剤の製造工程において、ペルオキソ改質アナターゼゾル(以下、「PA」と記載する。)とペルオキソチタン酸水溶液(以下、「PTA」と記載する。)と可視光ゾル(白金担持酸化チタン溶液等)(以下、一例として「PtTiO2」と記載する。)とを混合させる際の混合液の分散安定性を向上させることが可能である。
以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
以下において、「光触媒コーティング剤」とは、光を受けることで、抗菌、防臭、防汚などを発揮し、環境浄化作用を繰り返す光触媒を含有するコーティング剤をいう。
本発明者は、主に紫外光に反応するペルオキソチタン酸系(PA等)光触媒体と、主に可視光応答型の酸化チタン系(銅担持、白金担持等)を含む光触媒体(溶液、粉体)と、PTAとを混合する際のそれぞれの固形分濃度によっては、分散安定性が低くなることに着目した。
しかしながら、光触媒体の固形分濃度が低すぎると十分な光触媒の機能を確保できない。
そこで、優れた光触媒機能を有するPAと、基体へのバインダー機能がよいPTAと、可視光に反応する光触媒体(例えば金属(銅/白金等)担持酸化チタン)ゾルとの混合において、分散安定性の低下を防止しつつ、光触媒機能を可能な限り高くするためには、各溶液の固形分濃度の調整が必要であることに想到した。さらにこの効果は暗所でも使用可能な銀イオンを含有させるとなると、なおさら必要である。
<光触媒体>
本実施形態における光触媒体としては、金属元素と酸素、窒素、硫黄および弗素などとの化合物が挙げられる。また光触媒体としては、基体へのバインダー機能が高いもの、紫外光に反応する光触媒機能を有するもの、可視光に反応するものの3種が用いられる。
本実施形態における光触媒体としては、金属元素と酸素、窒素、硫黄および弗素などとの化合物が挙げられる。また光触媒体としては、基体へのバインダー機能が高いもの、紫外光に反応する光触媒機能を有するもの、可視光に反応するものの3種が用いられる。
この金属元素としては、例えば、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pd、Bi、La、Ceなどが挙げられる。その化合物としては、これら貴金属元素の1種類または2種類以上の酸化物、窒化物、硫化物、酸窒化物、酸硫化物、窒弗化物、酸弗化物、酸窒弗化物などが挙げられる。
基体へのバインダー機能が高いものとしては例えば、ペルオキソチタン酸(PTA)が挙げられる。PA、PTAおよび可視光ゾルの混合比におけるPTAの割合は10~40%程度である。屋外では膜強度の高さを求められることが多いため、PTAの混合比は比較的高めに設定される。これに対し、多孔質の基材では膜強度を抑えることができるため、光触媒体の方を強化することができる。多孔質の基材とは、例えば漆喰壁やモルタル壁等である。
紫外光に反応する光触媒機能が高いものとしては、PAが挙げられる。このPAは、OH基を有する槍型形状の結晶粒子のアナタース型酸化チタンゾルである。平均分散粒子径は約5~20nmである。PA、PTAおよび可視光ゾルの混合比におけるPAの割合は50~80%程度である。
可視光に反応する光触媒機能が高いもの(可視光ゾル)としては、白金担持酸化チタン(白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)が挙げられる。Pt以外にも、Fe,Cu等の他の金属担持酸化チタンであってもよい。なお、PA、PTAおよび可視光ゾルの混合比における可視光ゾルの割合は3~20%程度である。
したがってPA:PTA:PtTiO2の混合比は、例えば
(1)5:3:2
(2)5:4:1
(3)6:3:1
(4)6:2:2
(5)6:3.7:0.3
(6)7:2:1
(7)7:1:2
(8)7:2.7:0.3
(9)8:1:1
(10)8:1.7:0.3
等、およびその周辺値が挙げられる。
したがってPA:PTA:PtTiO2の混合比は、例えば
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等、およびその周辺値が挙げられる。
<溶媒>
溶媒としては例えば水や無機溶媒を主成分とする水性媒体を用いることができる。有機溶媒は光触媒に適さないため、好ましくない。溶媒と光触媒体との固形分散濃度は詳細に後述する。
溶媒としては例えば水や無機溶媒を主成分とする水性媒体を用いることができる。有機溶媒は光触媒に適さないため、好ましくない。溶媒と光触媒体との固形分散濃度は詳細に後述する。
<銀イオン>
銀イオン(Ag+)は光を必要とせず抗菌・消臭効果を有する。本実施形態の光触媒コーティング剤は紫外光に反応する光触媒だけでなく可視光に反応する光触媒を含む。さらにこの銀イオンを含めることにより、光量が少ない場所や暗所でもコーティング剤の意図する機能を発揮でき、よりコーティング剤の機能を向上させることが可能である(図1参照)。なお、銀イオンは抗菌、消臭機能を有する反面、配合比が高くなると有害となるおそれがある。この点、本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、コーティング剤における銀イオンの分散性が良好である。したがって、微量の銀イオンを添加しても当該コーティング剤では抗菌、消臭等の機能を発揮することが可能である。つまり、銀イオンの不利な点を生じさせずに銀イオンの有利な機能を発揮させることができる。本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、イオン結合により安定したコーティング膜となり、銀の抗菌、消臭等の効果が持続する。
銀イオン(Ag+)は光を必要とせず抗菌・消臭効果を有する。本実施形態の光触媒コーティング剤は紫外光に反応する光触媒だけでなく可視光に反応する光触媒を含む。さらにこの銀イオンを含めることにより、光量が少ない場所や暗所でもコーティング剤の意図する機能を発揮でき、よりコーティング剤の機能を向上させることが可能である(図1参照)。なお、銀イオンは抗菌、消臭機能を有する反面、配合比が高くなると有害となるおそれがある。この点、本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、コーティング剤における銀イオンの分散性が良好である。したがって、微量の銀イオンを添加しても当該コーティング剤では抗菌、消臭等の機能を発揮することが可能である。つまり、銀イオンの不利な点を生じさせずに銀イオンの有利な機能を発揮させることができる。本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、イオン結合により安定したコーティング膜となり、銀の抗菌、消臭等の効果が持続する。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、上記実施形態はこれら実施例に限られるものではなく、上記実施形態から想定される他の実施例を含むものである。以下の説明は図2の条件で作成され、試験されたものに基づいてなされる。
<第1実施例>
第1実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合および攪拌には、ミキサー、振動、超音波が適宜使用される。
第1実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合および攪拌には、ミキサー、振動、超音波が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤を試験するため、次のように試験片を作成した。すなわち、5cmの白色タイルに噴霧器(エアスプレーガン)により所定量の上記コーティング剤を噴霧した。また、上記試験片に所定の紫外線量(ブラックライト)を照射し、室温20℃の室内にて120分放置して自然乾燥させた。
上記のように作成された試験片に対し、次の2つの試験を行った。第1の試験は、上記試験片に対して、所定濃度および所定量の赤インクを吹き付け、紫外線を照射した状態で赤インクの分解にかかる時間を測定した。第2の試験は、上記試験片に対して、所定濃度および所定量の赤インクを吹き付け、可視光を照射した状態で、赤インクの分解にかかる時間を測定した。なお、第2の試験では波長カットフィルタで紫外線を遮断した。
その結果(分解時間)について「極めて速い」(分解時間が短い)を「◎」、「速い」を「〇」、「普通」を「△」、「遅い」を「×」(分解時間が長い)として表す。この第1実施例の光触媒コーティング剤における第1の試験の結果(紫外光下)は「△」であった。第2の試験(可視光下)は「△」であった。またこの第1実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第2実施例>
第2実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
第2実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第2実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「△」であった。またこの第2実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第3実施例>
第3実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
第3実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第3実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。またこの第3実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第4実施例>
第4実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
第4実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第4実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、ごくわずかに沈殿が見られた。
<第5実施例>
第5実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
第5実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第1実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第5実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、わずかに沈殿が見られた。沈殿物の量は第4実施例より増加傾向にあった。
<第6実施例>
第6実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、6:3:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
第6実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、6:3:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第6実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「△」であった。第2の試験(可視光下)は「△」であった。またこの第6実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第7実施例>
第7実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
第7実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第7実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「△」であった。またこの第7実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第8実施例>
第8実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
第8実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第8実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。またこの第8実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第9実施例>
第9実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
第9実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第9実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、ごくわずかに沈殿が見られた。
<第10実施例>
第10実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
第10実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第6実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第10実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「◎」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、わずかに沈殿が見られた。沈殿物の量は第9実施例より増加傾向にあった。
<第11実施例>
第11実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、6:2:2である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
第11実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.1wt%のPAと、純水を溶媒とした0.1wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.1wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、6:2:2である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第11実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「△」であった。第2の試験(可視光下)は「△」であった。またこの第11実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第12実施例>
第12実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
第12実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第12実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。またこの第12実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第13実施例>
第13実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
第13実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.0wt%のPAと、純水を溶媒とした1.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第13実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「◎」であった。またこの第13実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<第14実施例>
第14実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
第14実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした1.5wt%のPAと、純水を溶媒とした1.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第14実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「◎」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、ごくわずかに沈殿が見られた。
<第15実施例>
第15実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
第15実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.0wt%のPAと、純水を溶媒とした2.0wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比および混合・攪拌方法は、第11実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この第15実施例における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「◎」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、わずかに沈殿が見られた。沈殿物の量は第14実施例より増加傾向にあった。
<比較例1>
比較例1にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.05wt%のPAと、純水を溶媒とした0.05wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.05wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
比較例1にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.05wt%のPAと、純水を溶媒とした0.05wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.05wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この比較例1における第1の試験の結果(紫外光下)は「×」であった。第2の試験(可視光下)は「×」であった。この結果はPA:PTA:PtTiO2の混合比を6:2:2としても同様であった。またこの比較例1のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られなかった。
<比較例2>
比較例2にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.5wt%のPAと、純水を溶媒とした2.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
比較例2にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした2.5wt%のPAと、純水を溶媒とした2.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた2.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この比較例2における第1の試験の結果(紫外光下)は「◎」であった。第2の試験(可視光下)は「◎」であった。ただし、比較例2では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に沈殿が多く見られた。この結果はPA:PTA:PtTiO2の混合比を6:2:2としても同様であった。
<比較例3>
比較例3にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、7:0.5:2.5である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
比較例3にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、7:0.5:2.5である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この比較例1における第1の試験の結果(紫外光下)は「×」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。この結果はPAの固形分濃度を2.0%としても同様であった。
<比較例4>
比較例4にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、7:2.8:0.2である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
比較例4にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた0.5wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、7:2.8:0.2である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この比較例4における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「×」であった。この結果はPtTiO2の固形分濃度を2.0%としても同様であった。
<比較例5>
比較例5にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
比較例5にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした0.5wt%のPAと、純水を溶媒とした0.5wt%のPTAと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン(PtTiO2)を用いた1.0wt%の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。PA:PTA:PtTiO2の混合比は、5:4:1である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも1種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第1の実施例と同様に作成された試験片に対し、第1の実施例と同じ2つの試験(第1の試験および第2の試験)を行った。この比較例5における第1の試験の結果(紫外光下)は「〇」であった。第2の試験(可視光下)は「〇」であった。ただし、本比較例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、沈殿物が見られた。
[第2実施例および比較例5における光触媒体の状態]
上記の各実施例および各比較例の光触媒コーティング剤における光触媒体について電子顕微鏡で観察した。その結果を実施例ごとに説明する。
上記の各実施例および各比較例の光触媒コーティング剤における光触媒体について電子顕微鏡で観察した。その結果を実施例ごとに説明する。
<第2実施例>
第2実施例の光触媒コーティング剤におけるPTA、PAおよびPtTiO2の結合の状態を観察したところ、PTA、PAおよびPtTiO2は概ね一対一に結合しており、分散性は良好であった。
第2実施例の光触媒コーティング剤におけるPTA、PAおよびPtTiO2の結合の状態を観察したところ、PTA、PAおよびPtTiO2は概ね一対一に結合しており、分散性は良好であった。
<比較例5>
比較例5の光触媒コーティング剤におけるPTA、PAおよびPtTiO2の結合の状態を観察した。PTA、PAと比較してPtTiO2の濃度が高いため、分散性は第2実施例と比べると結合していないPt粒子等が多くみられ、分散性は悪化したといえる。
比較例5の光触媒コーティング剤におけるPTA、PAおよびPtTiO2の結合の状態を観察した。PTA、PAと比較してPtTiO2の濃度が高いため、分散性は第2実施例と比べると結合していないPt粒子等が多くみられ、分散性は悪化したといえる。
[作用・効果]
上記実施例にかかる光触媒コーティング剤は、PAと、PTAと、可視光ゾルにおいて、各溶液の固形分濃度を調整している。これにより、光触媒機能を可能な限り高くさせつつ、分散媒に混ざりきらない光触媒体を低減させることが可能となる。結果として、分散安定性の低下を防止することが可能である。
また、試験の結果からすると、PTA、PAおよびPtTiO2の固形分濃度がそれぞれ1.0wt%以下である方が、沈殿が少なく分散性がより高いといえる。またPTA、PAおよびPtTiO2それぞれの固形分濃度の差を0.2wt%の範囲内とすることで、分散性がより良好となることがわかった。さらに固形分濃度の差を0.1wt%の範囲内とすることで、分散性がさらに良好となることがわかった。また、固形分濃度の差が0.3wt%の範囲内であっても、分散性は概ね良好といえる。なお、「wt%が実質的に同様である」とは、例えば、固形分濃度の差が0.1wt%の範囲内にあることを示していてもよい。
上記実施例にかかる光触媒コーティング剤は、PAと、PTAと、可視光ゾルにおいて、各溶液の固形分濃度を調整している。これにより、光触媒機能を可能な限り高くさせつつ、分散媒に混ざりきらない光触媒体を低減させることが可能となる。結果として、分散安定性の低下を防止することが可能である。
また、試験の結果からすると、PTA、PAおよびPtTiO2の固形分濃度がそれぞれ1.0wt%以下である方が、沈殿が少なく分散性がより高いといえる。またPTA、PAおよびPtTiO2それぞれの固形分濃度の差を0.2wt%の範囲内とすることで、分散性がより良好となることがわかった。さらに固形分濃度の差を0.1wt%の範囲内とすることで、分散性がさらに良好となることがわかった。また、固形分濃度の差が0.3wt%の範囲内であっても、分散性は概ね良好といえる。なお、「wt%が実質的に同様である」とは、例えば、固形分濃度の差が0.1wt%の範囲内にあることを示していてもよい。
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (7)
- ペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルを含み、さらにこのペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれの固形分濃度は0.1~2.0wt%であり、
それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である
ことを特徴とする光触媒コーティング剤。 - 前記可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の光触媒コーティング剤。 - ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸、および可視光ゾルのwt%が実質的に同様である
ことを特徴とする請求項2に記載の光触媒コーティング剤。 - さらに銀を含む
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の光触媒コーティング剤。 - ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれにおいて固形分濃度を0.1~2.0wt%の範囲内とする工程と、 このペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルとを混合する工程とを含み、
それぞれの固形分濃度の差は0.2wt%である
光触媒コーティング剤の製造方法。 - 前記可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含む
ことを特徴とする請求項5に記載の光触媒コーティング剤の製造方法。 - ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルのwt%が実質的に同様である
ことを特徴とする請求項5に記載の光触媒コーティング剤の製造方法。
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