JP7305996B2 - 水質浄化粒子、水耕栽培装置、および水質浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、水質浄化粒子、水耕栽培装置、および水質浄化装置に関する。

従来から、野菜、果物類、花等の植物の生産を行う水耕栽培が行われている。そして、水耕栽培では、培養液中の病原菌等の繁殖を抑制するために、水質浄化が行われている。

例えば、特許文献１には、「光触媒として、金属アルコキシドを含有する光反応性半導体を多孔質基材に塗工し乾燥凝固させた膜を焼成して微細孔性の膜を形成した光触媒担持体を用い、光触媒の光反応用光として太陽光のみを用いて、農業用液体を浄化処理することを特徴とする、農業用液体の処理方法および装置」が開示されている。

特許文献２には、「多孔質基材の表面に太陽光に反応可能な光触媒層を備え、厚み方向に内部まで光を透過可能な空隙率を有し平面状に延在可能な形態を有する光触媒体」が開示されている。そして、特許文献２には、光触媒体を、農業用液体に使用することが開示されている。

特許文献３には、「植物を水耕栽培するための培養液を、光触媒を壁面に塗布した遮光タンク内で４００ｎｍ以下の波長の光を照射し培養液を殺菌する栽培装置」が開示されている。

特許文献４には、「水耕栽培システムの培地として光触媒を担持したガラスビーズを用い、紫外線を光触媒担持部へ照射することで培地への雑菌の付着を防止する水耕栽培装置」が開示されている。

特許文献５には、「光源と光散乱装置、および光散乱装置の周囲に配置された光触媒体を含み、光触媒体が担体に担持され、かつ液体媒体に浸漬されている液体浄化装置」が開示されている。

特許文献６には、「チタン板を高温加熱処理することにより表面に炭素がＴｉ－Ｃ結合の状態でドープされた酸化チタン皮膜を形成した栽培培地収容具」が開示されている。

特許文献７には、「アパタイトを含む光触媒を植物栽培用液中に添加し光触媒を循環させることで植物栽培用液を浄化する植物栽培用液の浄化装置」が開示されている。

特許文献８には、「栽培用の水貯槽に可視光型光触媒をコーティングしたガラスビーズを充填し水循環する事で水を浄化する水貯蔵装置」が開示されている。

特許文献９には、「培養液タンクから栽培ベッドに供給された培養液の余剰分を殺菌処理するための処理タンクと光照射により殺菌作用を発揮可能な光触媒を構成する抗菌活性金属化合物を含有する殺菌部材（銀イオンをキレート化した不織布）を備え、処理タンクと殺菌装置との間で余剰培養液を循環させて余剰培養液を殺菌する培養液循環供給用殺菌装置」が開示されている。

特許文献１０には、「中空状ガラス粒子基体の表面に無機物質を結合剤として光触媒粒子を固定させた光触媒体を用い、水中に浮遊及び／又は沈降するように比重を調整した光触媒体に培養液を通過させると共に、紫外線を含有した光を照射する水耕栽培培養液の殺菌方法
」が開示されている。

特許文献１１には、「比重が水より軽い発泡リサイクルガラスに、光触媒を担持させた光触媒担持発泡リサイクルガラスを、被処理水に浮遊させて、太陽光により、前記被処理水中の有機物や細菌を効率よく分解、殺菌、除去することを特徴とする水処理方法」が開示されている。

特開２００４－０８２０９５号公報 特開２００４－３３７８３６号公報 特開２０１１－１７２５３９号公報 ＷＯ１５／０５９７５２号公報 特開２０１４－２２６１０８号公報 特開２００６－２３８７１７号公報 特開２００７－８９４２５号公報 特開２０１０－９４０２６号公報 特開２００６－３２０２８２号公報 特開平１０－２４９２１０号公報 特開２０１２－６００３号公報

本発明の課題は、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水質浄化粒子に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子を提供することである。
他の本発明の課題は、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水耕栽培用培地粒子に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培用培地粒子を提供することである。

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。

＜１＞
多孔質粒子と、
前記多孔質粒子に担持され、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、かつ可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍに吸収を持ち、赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、
を有する水質浄化粒子。
＜２＞
前記水質浄化粒子に対する光触媒粒子の担持量が、１質量％以上６０質量％以下である＜１＞に記載の水質浄化粒子。
＜３＞
前記水質浄化粒子に対する光触媒粒子の担持量が、５質量％以上５０質量％以下である＜２＞に記載の水質浄化粒子。
＜４＞
前記水質浄化粒子の可視光透過率が、１％以上８０％以下である＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
＜５＞
前記水質浄化粒子の可視光透過率が、１０％以上３０％以下である＜４＞に記載の水質浄化粒子。
＜６＞
前記水質浄化粒子のＢＥＴ比表面積が、１ｍ^２／ｇ以上３００ｍ^２／ｇ以下である＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
＜７＞
前記水質浄化粒子のＢＥＴ比表面積が、１０ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下である＜６＞に記載の水質浄化粒子。
＜８＞
前記水質浄化粒子の平均粒径が、平均粒径１ｍｍ以上である＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
＜９＞
植物の養分を含む培養液を保持する容器と、
植物を生育するための培地部材と、
前記培養液に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される水質浄化粒子であって、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の水質浄化粒子と、
を備える水耕栽培装置。
＜１０＞
前記水質浄化粒子中の光触媒粒子の担持量（ｋｇ）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）が、０．０４×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上３００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下である＜９＞に記載の水耕栽培装置。
＜１１＞
前記水質浄化粒子中の光触媒粒子の担持量（ｋｇ）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）が、０．０８×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上２００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下である＜１０＞に記載の水耕栽培装置。
＜１２＞
前記水質浄化粒子の総表面積（ｍ^２）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（水質浄化粒子の総表面積／培養液の体積）が、０．４ｍ^２／Ｌ以上１４００００ｍ^２／Ｌ以下である＜９＞～＜１１＞のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
＜１３＞
前記水質浄化粒子の総表面積（ｍ^２）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（水質浄化粒子の総表面積／培養液の体積）が、８ｍ^２／Ｌ以上７００００ｍ^２／Ｌ以下である＜１２＞に記載の水耕栽培装置。
＜１４＞
前記容器に保持される前記培養液を循環する循環装置を備える＜９＞～＜１３＞のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
＜１５＞
前記循環装置により前記容器に供給する前記培養液の単位時間あたりの供給量(Ｌ／ｍｉｎ）と、前記水質浄化粒子の体積（ｍ^３）と、から計算される、前記水質浄化粒子に流れる計算上の培養液の流速が、９Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以上３００００Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以下である＜１４＞に記載の水耕栽培装置。
＜１６＞
前記循環装置により前記容器に供給する前記培養液の単位時間あたりの供給量(Ｌ／ｍｉｎ）と、前記水質浄化粒子の体積（ｍ^３）と、から計算される、前記水質浄化粒子に流れる計算上の培養液の流速が、２５Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以上５５００Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以下である＜１５＞に記載の水耕栽培装置。
＜１７＞
前記水質浄化粒子は、前記容器内であって、前記水質浄化粒子の全部または一部が、前記容器の深さ方向から見て、前記培地部材と重ならない位置に配置されている＜９＞～＜１６＞のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
＜１８＞
前記水質浄化粒子は、前記容器内であって、前記水質浄化粒子の全部または一部が、前記容器の深さ方向から見て、前記培地部材と重なる位置に配置されており、
かつ前記培地部材が可視光透過性を有している＜９＞～＜１６＞のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
＜１９＞
少なくとも水質浄化粒子に可視光を照射する光照射装置を備える＜９＞～＜１８＞のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
＜２０＞
多孔質粒子と、
前記多孔質粒子に担持され、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、かつ可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍに吸収を持ち、赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子からなる光触媒粒子と、
を有する水耕栽培用培地粒子。
＜２１＞
植物の養分を含む培養液を保持する容器と、
植物を育苗するための培養液を保持する容器と、
前記培養液に接し、かつ可視光に曝される位置に配置され、植物を生育するための培地部材であって、＜２０＞に記載の水耕栽培用培地粒子を有する培地部材と、
を備える水耕栽培装置。
＜２２＞
水系媒体を保持する容器と、
前記水系媒体に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される水質浄化粒子であって、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の水質浄化粒子と、
を備える水質浄化装置。

＜１＞に係る発明によれば、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水質浄化粒子に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子が提供される。

＜２＞、又は＜３＞に係る発明によれば、水質浄化粒子に対する光触媒粒子の担持量が、１質量％未満又は６０質量％超えである場合に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子が提供される。

＜４＞、又は＜５＞に係る発明によれば、水質浄化粒子の可視光透過率が、１％未満又は８０％超えである場合に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子が提供される。

＜６＞、又は＜７＞に係る発明によれば、水質浄化粒子のＢＥＴ比表面積が、１ｍ^２／ｇ未満又は３００ｍ^２／ｇ超えである場合に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子が提供される。

＜８＞に係る発明によれば、水質浄化粒子の平均粒径が、平均粒径１ｍｍ未満である場合に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化粒子が提供される。

＜９＞に係る発明によれば、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水質浄化粒子を備える場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１０＞、又は＜１１＞に係る発明によれば、水質浄化粒子中の光触媒粒子の担持量と、容器に保持される培養液の体積と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）が、０．０４×１０^－３ｋｇ／Ｌ未満又は３００×１０^－３ｋｇ／Ｌ超えである場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１２＞、又は＜１３＞に係る発明によれば、水質浄化粒子の総表面積と、容器に保持される培養液の体積と、の比（水質浄化粒子の総表面積／培養液の体積）が、０．４ｍ^２／Ｌ未満又は１４００００ｍ^２／Ｌ超えである場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１４＞に係る発明によれば、容器に保持された培養液を循環させない場合に比べ、植物の育苗促進を図った上で、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１５＞、又は＜１６＞に係る発明によれば、循環装置により容器に供給する培養液の単位時間あたりの供給量と、水質浄化粒子の体積と、から計算される、水質浄化粒子に流れる計算上の培養液の流速が、９Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３未満又は３００００Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３超えである場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１７＞、又は＜１８＞に係る発明によれば、水質浄化粒子の全部が、容器内であって、容器の深さ方向から見て、可視光透過性を有さない培地部材と重なる位置に配置されている場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜１９＞に係る発明によれば、少なくとも水質浄化粒子に可視光を照射する光照射装置を備えない場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜２０＞に係る発明によれば、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水耕栽培用培地粒子に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培用培地粒子を提供することである。

＜２１＞に係る発明によれば、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水耕栽培用培地粒子を備える場合に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培装置が提供される。

＜２２＞に係る発明によれば、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持され、紫外域のみに吸収を持つチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子と、を有する水質浄化粒子を備える場合に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化装置が提供される。

図１は、本実施形態に係る水耕栽培装置の一例を示す概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る水耕栽培装置における培地部材の一例を示す概略謝構成図である。 図３は、本実施形態に係る水耕栽培装置における培地部材の他の一例を示す概略構成図である。 図４は、本実施形態に係る水質浄化粒子における光触媒粒子の付着状態の一例を示す概略拡大図である。 図５は、本実施形態に係る水質浄化粒子における光触媒粒子の付着状態を説明するための概略構成図である。 図６は、本実施形態に係る水質浄化粒子における光触媒粒子の付着状態を説明するための概略構成図である。 図７は、シリカチタニア複合粒子の元素プロファイルの一例であり、上から順に、チタンの元素プロファイル、ケイ素の元素プロファイル、炭素の元素プロファイルである。 実施例の評価で使用した水質浄化装置を示す模式図である。

以下に、本発明の一例である実施形態を説明する。

本明細書において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
「ＸＰＳ」とは、Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（Ｘ線光電子分光）の略である。

（水質浄化粒子／水耕栽培用培地粒子）
本実施形態に係る水質浄化粒子および水耕栽培用培地粒子は、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持された光触媒粒子と、を備える。
そして、光触媒粒子は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、かつ可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍに吸収を持ち、赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持つチタン系化合物粒子（以下、「特定のチタン系化合物粒子」とも称する。）からなる。

ここで、光触媒粒子としての「特定のチタン化合物粒子」は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合しており、可視吸収スペクトルにおいて波長５００ｎｍに吸収、かつ赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持っており、可視光領域における光触媒能を発現するという特性を有する。

本実施形態に係る水質浄化粒子は、上記構成により、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する。
本実施形態に係る水耕栽培用培地粒子は、上記構成により、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する。
その理由は、次の通り推測される。

まず、近年、農業就業者の高齢化、農業就業人口の減少から、高品質、低価格な植物（（例えば、食物（野菜、果実等）、観賞用植物（花等））を計画的及び安定的に生産可能な植物工場への期待が高まっている。
植物工程は、「太陽光利用型」の施設と、「完全制御型」の施設と、に大別される。
「太陽光利用型」の施設は、ガラスハウス、ビニールハウス等の半閉鎖環境で、太陽光を利用し、雨天又は曇天時の補光、夏季の高温抑制等を行う施設である。
「完全制御型」の施設は、ビル等の屋内でＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源による人工光を利用すると共に、温湿度等の環境を制御した施設である。

いずれの施設でも、土を使わず培養液により植物を生育させる水耕栽培が一般的である。水耕栽培は、土を使わずに培養液で植物を栽培するため、連作による障害が少ない。また、温湿度、光、栄養、二酸化炭素等を制御するため、植物の生育に最適な環境が維持され、成長速度を速められる。
そのため、水耕栽培では、天候に左右されずに短い期間で、計画的及び安定的な収穫及び出荷ができるという利点がある。

一方で、水耕栽培は、培養液を使用することから、培養液中に病原菌が発生すると、培養液を通じて、植物へ移行する。そのため、施設内、水耕栽培装置、農業器具、資材等の洗浄および消毒が行われている。また、施設内への人の出入りの制限、手洗い、着替え等の励行されている。
そのため、培養液の無菌状態を維持するための管理が煩雑となり、また、管理費用が高くなる傾向がある。

ここで、培養液中での病原菌の発生を抑制する方法（つまり、培養液の殺菌浄化する方法）としては、培養液中に薬剤（塩素剤等）を投入する方法、栽培装置、農業資材、培養液等を加熱殺菌する方法がある。
しかし、薬剤（塩素剤等）は、植物の根を損傷する恐れがある。また、加熱殺菌は、多大な熱エネルギーを必要とし、栽培費用が高くなる。

一方、培養液中での病原菌の発生を抑制する方法（つまり、培養液の殺菌浄化する方法）としては、紫外光又は紫外光を利用した光触媒により、培養液を殺菌浄化する方法、可視光を利用した光触媒により、培養液を殺菌浄化する方法もある。
しかし、紫外光又は紫外光を利用した光触媒による培養液の殺菌浄化では、酸化作用が強く、殺菌浄化のみならず、液体中の有機物又はイオンの不溶化を促す。それにより、水耕栽培では、培養液中の培養成分（例えば、鉄、マンガン、銅、亜鉛等がキレート化された有機物（つまりキレート金属化合物）、鉄、マンガン、銅、亜鉛等のイオン等）が不溶化し、不活性化されてしまうことがある。
また、可視光を利用した光触媒による培養液の殺菌浄化は、光触媒を含む皮膜による殺菌浄化のため、効率のよい培養液の殺菌浄化が実現され難い。培養液の殺菌浄化効率が低ければ、培養液を循環させない場合、培養液の頻繁な交換が要され、培養液を循環させる場合、培養液の循環速度の低下が要され、効率のよい植物の生育が実現され難くなる。

このように、培養液の殺菌浄化には、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する水耕栽培が求められている。
そして、培養液の殺菌浄化以外にも、例えば、庭の池の水、水槽又はアクアテラリウムの水、洗濯水、温泉水等に代表される水質浄化には、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する水質浄化が求められている。

それに対して、本実施形態に係る水質浄化粒子及び水耕栽培用培地粒子は、光触媒粒子としての「特定のチタン系化合物粒子」が担持した多孔質粒子で構成されている。

この光触媒粒子としての「特定のチタン系化合物粒子」は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、高い比表面積を有することから、菌の吸着性が高い。また、粒子凝集も少なく分散性も高い。
一方、特定のチタン系化合物粒子は、可視吸収スペクトルにおいて波長５００ｎｍに吸収を持っており、可視光領域における光触媒機能が高い。それに加え、可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍ付近の波長域は植物の葉等から反射光（具体的には、緑色の反射光）が持つ波長域となるため、特定のチタン系化合物粒子は、植物の葉等から反射光を利用して、光触媒機能が発現する。

このような、分散性および吸着性と共に、可視光領域における光触媒機能が高い光触媒粒子は、均一に近い状態で多孔質粒子に担持され、かつ、高い菌の吸着性および可視光領域における高い光触媒機能を発現する。
ただし、紫外光又は紫外光を利用した光触媒による酸化作用に比べ、光触媒粒子としての「特定のチタン系化合物粒子」による酸化作用は、穏やかとなる。そのため、効率のよい殺菌浄化を促進する一方で、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化が抑えられる。

以上から、本実施形態に係る水質浄化粒子は、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現すると推測される。
本実施形態に係る水耕栽培用培地粒子は、上記構成により、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現すると推測される。

また、紫外光又は紫外光を利用した光触媒による水系媒体の殺菌浄化では、高額な設備、大型な設備が必要となる。一方で、本実施形態に係る水質浄化粒子による水系媒体の殺菌浄化では、太陽光に加え、可視光を含む物体の反射光（例えば植物の葉等の反射光等）を利用した殺菌浄化が実現される。また、ビル等の屋内での水系媒体の殺菌浄化であっても、可視域の光を照射する汎用のＬＥＤ等の光源を利用できる。そのため、本実施形態に係る水質浄化粒子による水系媒体の殺菌浄化は、設備の低廉化、設備の小型化の点で利点がある。

つまり、本実施形態に係る水質浄化粒子を備えた水質浄化装置は、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する。それに加え、設備の低廉化、設備の小型化も図れる。

そして、本実施形態に係る水質浄化粒子及び水耕栽培用培地粒子の少なくとも一方を備える水耕栽培装置は、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する。
それにより、培養液を循環させない場合でも、培養液の交換回数が低減され、培養液を循環させる場合でも、培養液の循環速度を上げ、効率のよい植物の生育が実現される。それに加え、紫外光又は紫外光を利用した光触媒に比べ、酸化作用が弱い可視光を利用した光触媒による培養液の殺菌浄化が実現されるため、植物の根の損傷も抑制される。この点でも、効率のよい植物の生育が実現される。
また、本実施形態に係る水質浄化粒子及び水耕栽培用培地粒子の少なくとも一方を備える水耕栽培装置は、装置の低廉化、装置の小型化も図れる。

以下、本実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。

なお、以下、本実施形態に係る水質浄化粒子を備える態様、及び培地部材に水耕栽培用培地粒子を有する態様のいずれも該当する水耕栽培装置について説明する。ただし、本実施形態に係る水耕栽培装置は、いずれか一方の態様に該当する装置であればよい。

（水耕栽培装置）
本実施形態に係る水耕栽培装置１０１は、例えば、図１に示すように、植物１２の養分を含む培養液を保持する容器２０と、植物１２を生育するための培地部材３０と、培養液１４に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される水質浄化粒子４０と、容器２０に保持される前記培養液を循環する循環装置５０と、少なくとも水質浄化粒子４０及び培地部材３０に可視光を照射する光照射装置６０と、を備える。

水耕栽培装置１０１は、例えば、薄膜型水耕栽培装置（つまり、ＮＦＴ（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｆｉｌｍ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）方式の水耕栽培装置）である。ただし、湛液型水耕栽培装置（つまり、ＤＦＴ（Ｄｅｅｐ Ｆｌｏｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）方式の水耕栽培装置であってもよい。

なお、水耕栽培装置１０１において、容器２０と、培地部材３０と、水質浄化粒子４０と、循環装置５０と、光照射装置６０と、を備える装置が、水質浄化装置の一例に相当する。
ただし、循環装置５０、及び光照射装置６０は、必要に応じて設けられる装置である。

－培養液－
培養液としては、例えば、植物１２の養分を含む水溶液が挙げられる。植物１２の養分として、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、ホウ素、鉄、マンガン、亜鉛、モリブデン等を含む養分が挙げられる。植物１２の養分には、これら元素を含む、無機系養分、および有機系養分がある。
そして、培養液中の植物１２の養分の組成は、生育する植物１２及び植物１２の生育状態に応じて、選択される。

無機系養分としては、例えば、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウム、尿素、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、りん酸リン酸アンモニウム、りん酸カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、リン酸一カルシウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、硫酸マンガン、塩化マンガン、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸銅、モリブデン酸アンモン、モリブデン酸ナトリウム等の周知の養分が挙げられる。
有機系養分としては、鉄、マンガン、銅、亜鉛等をキレート化した有機物（つまりキレート金属化合物）等の周知の養分が挙げられる。キレート化剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，－五酢酸（ＤＴＰＡ）、エチレンジアミン－ジ（ｏ－ヒドロキシフェニル酢酸）（ＥＤＤＨＡ）等の周知のキレート化剤が挙げられる。

特に、水耕栽培装置１０１は、培養液中の培養成分の不溶化を抑制し、養分の不活性化を抑えることから、特に、紫外光又は紫外光を利用した光触媒の作用により不溶化し易い養分（例えば、鉄、マンガン、銅、亜鉛等がキレート化された有機系養分（つまりキレート金属化合物）、鉄、マンガン、銅、亜鉛等を含む無機系養分）を含んでも、これら養分の不溶化が抑制されるという利点がある。

－容器－
容器２０
水耕栽培装置１０１において、容器２０は、例えば、上方が開放された箱形の槽である。
容器２０の底部には、循環装置５０の排出管５６が連結している。ただし、容器２０の側壁部に循環装置５０の排出管５６が連結していてもよい。

容器２０の底部には、例えば、水質浄化粒子４０を区画する板状の区画部材２２が設けられている。区画部材２２を設けることで、容器２０の底部を水平方向に対して傾斜させても、水質浄化粒子４０の偏在化が抑制される。それにより、培養液の殺菌浄化性が向上する。

容器２０は、例えば、一つ槽で構成されている。ただし、容器２０は、複数の槽で構成されていてもよい。

－培地部材－
培地部材３０は、例えば、生育する植物１２の根を保持する水耕栽培用培地粒子３２と水耕栽培用培地粒子３２を収容する収容部３４とで構成されている（図２参照）。ただし、培地部材３０の水耕栽培用培地粒子３２は、植物１２の根の全部又は一部を保持する部材であればよい。

培地部材３０の水耕栽培用培地粒子３２は、例えば、収容部３４に収容された状態で、植物１２の根と共に、水耕栽培用培地粒子３２の一部が培養液１４に浸漬されている。
ただし、培地部材３０の水耕栽培用培地粒子３２の全部又は一部が培養液１４に接触して配置されていれば、特に制限はなく、培地部材３０の水耕栽培用培地粒子３２の全部が培養液１４に浸漬されていてもよい。

培地部材３０は、水耕栽培用培地粒子３２以外の培地粒子を有してもよい。ただし、水耕栽培用培地粒子３２は、全培地粒子のうち、３０個数％（好ましくは５０個数％、より好ましくは７５個数％以上、さらに好ましくは９０個数％以上）含むことがよい。

培地部材３０の収容部３４は、例えば、上方が開放された一つの箱形状の部材で構成されている。収容部３４は、例えば、培養液１４に浸漬される底部及び側壁の一部に、収容部３４内部に培養液１４が浸入するための複数の孔を有している。収容部３４としては、例えば、金属線又は樹脂線を交差配置した網状体、金属帯又は樹脂帯を交差配置した網状体、金属板又は樹脂板をメッシュ加工した網状体等で構成された部材が例示される。

なお、複数の孔の孔径は、水耕栽培用培地粒子３２が孔からすり抜けない大きさとする。この複数の孔から、培養液１４が収容部３４内部に侵入し、少なくとも、水耕栽培用培地粒子３２が収容部３４に収容された状態で、水耕栽培用培地粒子３２の全部又は一部を培養液１４と接触させる。

培地部材３０の収容部３４は、例えば、底部から複数の孔を通じて、植物１２の根が収容部３４の外部に成長する構成としてもよい。
なお、培地部材３０の収容部３４は、複数有していてもよい。

培地部材３０は、水耕栽培用培地粒子３２が、培養液１４に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される構成であれば、特に制限はない。
例えば、培地部材３０は、水耕栽培用培地粒子３２と、複数の収容部３４（例えば、カップ状の収容部３４）と、複数の収容部３４を支持する支持部３６と、を有する態様（図３参照）が挙げられる。
ここで、支持部３６は、例えば、複数の収容部３４を嵌め込んで、支持するための開口部３６Ａを有する板状体で構成されている。ただし、支持部３６は、複数の収容部３４を支持できれば、その構成に特に制限はなく、例えば、金属線又は樹脂線を屈曲若しくは湾曲又は接合させた構造体、金属帯又は樹脂帯を屈曲若しくは湾曲又は接合させた構造体等であってもよい。

培地部材３０は、例えば、可視光透過性を有している。
特に、容器２０内で、水質浄化粒子４０の全部又は一部が容器２０の深さ方向から見て培地部材３０と重なる位置に配置されている場合、培地部材３０は、可視光透過性を有することがよい。培地部材３０と重なる水質浄化粒子４０に部分にも、培地部材３０を介して可視光が到達するためである。それにより、効率のよい培養液の殺菌浄化が実現され易くなる。

具体的には、培地部材３０の可視光透過率は、３０％以上が好ましく、３０％以上９５％以下がより好ましく、５０％以上９０％以下がさらに好ましい。
なお、培地部材３０の可視光透過率は、次の通り、測定される。ＪＩＳ Ｋ７３６１－１：１９９７に準じて、ヘイズメーター（日本電色工業社製ＮＤＨ－２０００）を用いて全光線透過率（％）を測定する。

ただし、水質浄化粒子４０の全部または一部が、容器２０の深さ方向から見て、培地部材３０と重ならない位置に配置されている場合、培地部材３０は、可視光透過性を有さなくてもよい。

なお、その他、水耕栽培用培地粒子３２の詳細については後述する。

－水質浄化粒子４０－
水質浄化粒子４０は、例えば、容器２０の底部全面に、容器２０中の培養液１４に浸漬して配置されている。つまり、水質浄化粒子４０の一部が容器２０の深さ方向から見て、培地部材３０と重ならない位置に配置されている。

水質浄化粒子４０は、例えば、容器２０の底部全面に、一層で配置されている。ただし、下層の水質浄化粒子４０に可視光が到達すれば、水質浄化粒子４０を重ねて配置してもよい。

水質浄化粒子４０の配置態様は、水質浄化粒子４０が、培養液１４に接し、かつ可視光に曝される位置に配置されれば、特に制限はなく、例えば、次の態様であってもよい。

１）水質浄化粒子４０の全部を、容器２０の深さ方向から見て、培地部材３０と重ならない位置に配置する態様
２）水質浄化粒子４０の全部を、容器２０の深さ方向から見て、培地部材３０と重なる位置に配置する態様（ただし、例えば、培地部材３０として可視光透過性部材を適用する態様、水質浄化粒子４０に可視光を照射する光照射装置を設ける態様等とする）
３）培地部材３０の周囲に、水質浄化粒子４０を培養液１４に浮かせて配置する態様
４）水質浄化粒子４０を、循環装置５０の貯留槽５２中の培養液１４に接して配置する態様（ただし、例えば、貯留槽５２として可視光透過性の槽を適用する態様、貯留槽５２中の水質浄化粒子４０に可視光を照射する光照射装置を設ける態様等とする。）

なお、その他、水質浄化粒子４０の詳細については、後述する。

－循環装置－
循環装置５０は、例えば、培養液１４を貯留する貯留槽５２と、貯留槽５２中の培養液１４を容器２０へ供給する供給管５４と、容器２０中の培養液１４を貯留槽５２へ排出する排出管５６と、を有している。

供給管５４は、例えば、一端が貯留槽５２に連結され、他端が容器２０に培養液１４を供給可能な位置（例えば、容器２０の一端部上方の位置）に配置されている。供給管５４の途中経路には、図示しないが、例えば、ポンプ、および弁が配置されている。

排出管５６は、例えば、一端が貯留槽５２に連結され、他端が容器２０中の培養液１４が排出可能な位置（例えば、供給管５４の他端が配置された位置とは反対側の容器２０底部又は側壁部）に配置されている。排出管５６の途中経路には、図示しないが、例えば、ポンプ、および弁が配置されている。

ここで、効率のよい培養液の殺菌浄化の観点から、循環装置５０により容器２０に供給する培養液１４の単位時間あたりの供給量（Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）と、水質浄化粒子４０又は水耕栽培用培地粒子３２の体積（ｍ^３）と、から計算される、水質浄化粒子４０又は水耕栽培用培地粒子３２に流れる計算上の培養液１４の流速は、９（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以上３００００（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以下が好ましく、２５（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以上５５００（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以下がより好ましく、４００（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以上３０００（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）以下がさらに好ましい。

水質浄化粒子４０又は水耕栽培用培地粒子３２に流れる計算上の培養液１４の流速は、次の通り算出される流速である。
水質浄化部材又は水耕栽培用培地粒子に流れる培養液の流速（Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３）＝培養液の単位時間あたりの供給量（Ｌ／ｍｉｎ）÷水質浄化部材又は水耕栽培用培地粒子の体積（ｍ^３）

なお、循環装置５０は、容器２０に保持される培養液１４を循環させる装置であれば、特に制限はなく、例えば、容器２０中の培養液１４の供給および排出の一方を自然流下により実施し、他方をポンプ等の送液機により実施する方式等の周知の装置であってもよい。

－光照射装置－
光照射装置６０は、例えば、生育する植物１２、水質浄化粒子４０、及び水耕栽培用培地粒子３２に可視光を照射する装置（例えば、光を照射する部位が容器２０の上方となる位置に配置された装置）である。
ただし、光照射装置６０は、少なくとも、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２に可視光を照射する装置であればよい。一方で、水耕栽培装置１０１を、太陽光が到達しない又は到達し難い屋内に設置する場合、光照射装置６０は、植物１２、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２に可視光を照射する装置であることがよい。

光照射装置６０は、可視光を発する光源６２を有している。光源６２は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ユニット、レーザーユニット、蛍光灯等が挙げられる。
光源６２は、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２のみに可視光を照射する場合、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２の光触媒粒子（チタン系化合物粒子）が少なくとも吸収する「可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍ」を含む波長域の可視光を照射する光源であればよい。
一方で、光源６２は、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２に加え、植物１２にも可視光を照射する場合、可視光全域（例えば３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲の波長）を含む波長域の可視光を照射する光源であることがよい。

光照射装置６０は、少なくとも水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２に可視光を照射する装置であれば、特に制限はなく、光源６２から発せられた可視光を反射板又は導光路（光ファイバー等）を介して、水質浄化粒子４０に照射する装置、光源６２から発せられた可視光を乱反射させた後、水質浄化粒子４０に照射する装置等の周知の装置であってもよい。

以上説明した本実施形態に係る水耕栽培装置１０１では、水質浄化粒子４０および水耕栽培用培地粒子３２を備えるため、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現する。

なお、本実施形態に係る水耕栽培装置１０１は、上記構成に限られず、種々の周知の水耕栽培装置を適用してもよい。例えば、本実施形態に係る水耕栽培装置１０１は、次の方式の装置等を適用してもよい。
１）培養液１４を循環させない方式の装置
２）培養液１４の濃縮液を容器２０又は循環装置の貯留槽５２中の培養液１４に供給する方式の装置
３）容器２０又は循環装置の貯留槽５２中の培養液１４に、酸素を供給する方式の装置

また、本実施形態に係る水耕栽培装置１０１に備える水質浄化装置（例えば、容器２０と、培地部材３０と、水質浄化粒子４０と、循環装置５０と、光照射装置６０と、を備える装置）は、水耕栽培装置１０１以外に適用してもよい。
例えば、水質浄化装置は、庭の池の水質を浄化する装置、水槽又はアクアテラリウムの水、洗濯水、温泉水などを除菌する装置等に適用できる。
そして、水質浄化装置は、水質浄化粒子４０を備えるため、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現する

（水質浄化粒子）
以下、本実施形態に係る水耕栽培装置および水質浄化装置に適用する水質浄化粒子および水耕栽培用培地粒子の詳細について説明する。
なお、以下、水質浄化粒子および水耕栽培用培地粒子を、本実施形態に係る触媒担持多孔質粒子と称して説明する。

本実施形態に係る触媒担持多孔質粒子は、多孔質粒子と、多孔質粒子に担持された光触媒粒子と、を有している。

－多孔質粒子－
多孔質粒子は、光触媒粒子を担持させる対象で、自身が通液性を有する部材であうことがよい。

多孔質粒子（少なくとも多孔質粒子の表面）は、親水性であってもよいし、疎水性であってもよい。ただし、多孔質粒子は、浄化する対象の水系媒体（例えば培養液）との親和性を高め、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）を実現し易くする観点から、親水性であることが好ましい。

ここで、親水性とは、水になじみやすくぬれやすい性状をいい、水に対する接触角（以下、単に「水接触角」という場合がある）でその程度を表すことができる。
そして、親水性を有するとは、対象物の表面の水に対する接触角が９０度以下であることが好ましく、６０度以下が更に好ましく、３０度以下が最も好ましい。当該水接触角とは、測定対象物の表面に水を滴下したとき、当該表面と液面とのなす角をいい、この角の角度が大きいと水に対してぬれにくいことを意味し、当該角度が小さいと水に対してぬれやすいことを意味する。
水接触角は、ゴニオメーター等を用いて測定する。具体的には、２３℃、５５％ＲＨの環境下において、対象物の表面に水を滴下したときの６０秒放置後の接触角を、接触角測定装置ＣＡ－Ｘ型（協和界面科学社製）を用いて測定する。
なお、水接触角の測定は、測定対象物の多孔質粒子を圧縮成形した試料を測定対象とする。

多孔質粒子の平均細孔径は、０．５μｍ以上１００μｍの範囲であり、例えば、光触媒粒子の粒径よりも、大きい。
具体的には、多孔質粒子の平均細孔径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。

多孔質粒子の平均細孔径は、次の通り測定される。
多孔質粒子を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、Ｓ－４１００）により観察して画像を撮影する。この際、走査型電子顕微鏡を多孔質粒子の細孔が複数個所観察できる倍率に調整して画像を撮影し平均細孔径を測定する。
例えば、多孔質粒子が、金属、ガラス、セラミック多孔質粒子等の多孔質粒子で構成されている場合、細孔は楕円形又は不定形であるため、細孔の長径（つまり最大径）を細孔径とする。
また、例えば、多孔質粒子が、紙、不織布、織物等の繊維状の材料で構成されている場合、細孔は繊維が織り重なってできた孔の長径（つまり最大径）を細孔径とする。
このようにして細孔径を１０箇所から５０箇所測定し、その平均値を平均細孔径とする。

多孔質粒子は、繊維で構成された粒子、樹脂多孔質粒子、金属多孔質粒子、ガラス多孔質粒子、セラミック多孔質粒子等が挙げられる。

繊維としては、天然繊維（綿、絹、麻、ウール、パルプ等）、合成繊維（ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、ポリオレフィン繊維、セルロース繊維、ビニルアルコール繊維等）が挙げられる。
これらの中でも、光触媒粒子が付着し易い繊維が好ましく、具体的には、ポリオレフィン繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等）、ポリエステル繊維（ポリエステルテレフタレート繊維等）、セルロース繊維（セルローストリアセテート繊維、セルロースジアセテート繊維等）、ポリビニルアルコール繊維（エチレン-ビニルアルコール繊維等）が好ましい。
光触媒粒子が付着し易い繊維としては、芯部と芯部を包む鞘部とを有する芯鞘型複合繊維も好適である。芯部は、疎水性で高融点の樹脂（ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂等）で構成されていることがよい。鞘部は、親水性で低融点（芯部の樹脂よりも低融点）の樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂（エチレン-ビニルアルコール共重合体樹脂等）等）で構成されていることがよい。

樹脂多孔質粒子としては、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の多孔質粒子等が挙げられる。
ガラス多孔質体としては、球状の石英ガラス粉を焼結させたガラス多孔質体が挙げられる。
金属多孔質粒子としては、ＳＵＳ、アルミ、ニッケル等の金属又は合金を焼結させた金属多孔質粒子が挙げられる。
セラミック多孔質粒子等としては、アルミナやジルコニア等のセラミックを焼結させたセラミック多孔質粒子が挙げられる。

これらの中でも、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、多孔質粒子は、繊維で構成された粒子（以下、「繊維製多孔質粒子」とも称する）が好ましい。

ここで、繊維製多孔質粒子を構成する繊維の平均径（つまり平均繊維径）は、通液性、柔軟性、剛性および光触媒粒子の保持性等の観点から、０．５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。
繊維製多孔質粒子を構成する繊維の平均長さ（つまり平均繊維長）は、通液性、柔軟性、剛性および光触媒粒子の保持性等の観点から、０．５ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましい。
多孔性体を構成する繊維の平均繊維径および平均繊維長は、電子顕微鏡観察により、２０個の繊維の繊維径（ただし、繊維径は最大径とする）および繊維長を測定し、その算術平均値とする。

ここで、多孔質粒子の平均粒径は、通液性、柔軟性、剛性および光触媒粒子の保持性等の観点から、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましい。
また、同観点から、光触媒粒子と多孔質粒子との平均粒径の比（光触媒粒子／多孔質粒子）は、０．０００００００５以上０．０００４以下が好ましく、０．０００００００７以上０．００００２以下がより好ましく、０．００００００１以上０．００００１以下がさらに好ましい。

多孔質粒子の平均粒径は、一次粒子の平均粒径（平均一次粒子径）であり、次の通り測定される。
多孔質粒子に担持した光触媒粒子を超音波処理等により除去する。ただし、完全に光触媒粒子を除去する必要はない。
光触媒粒子を除去後の多孔質粒子を光学顕微鏡（株式会社キーエンス製、デジタルマイクロスコープ ＶＨＸ－５０００）により観察して画像を撮影する。平均一次粒子径は、各粒子の直径（最大径）を計測し、一次粒子１０個から５０個程度を解析して求める。

－光触媒粒子－
光触媒粒子は、多孔質粒子の細孔の内壁（多孔質粒子が繊維で構成されている場合、繊維）に担持された状態で、水質浄化粒子に有する（図４参照）。
例えば、光触媒粒子が、メタチタン酸粒子、酸化チタン粒子の場合、光触媒粒子は一次粒子または一次粒子が凝集した凝集粒子の状態で水質浄化粒子４０に有する（図５参照）。
また、例えば、光触媒粒子が、酸化チタンエアロゲル粒子、およびシリカチタニア複合エアロゲル粒子の場合、光触媒粒子は、エアロゲル構造を有する凝集体として、水質浄化粒子４０に有する（図６参照）。なお、「エアロゲル構造」とは、一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集した構造を指し、ナノメートルオーダー径の粒状物が集合したクラスター構造を有し、内部が３次元網目状の微細構造を示す。

ここで、図４～図６は、光触媒粒子が多孔質粒子に担持した態様を示している。ただし、図４は光触媒粒子が、多孔質粒子としての繊維製多孔質粒子に担持した態様を示している。
図４～図６中、１０は光触媒粒子を示し、１１Ａは繊維製多孔質粒子の繊維、１１Ｂは多孔質粒子の細孔の内壁（多孔質粒子が繊維製多孔質粒子である場合、繊維）を示している。

以下、光触媒粒子の詳細について説明する。ただし、符号は省略して説明する。
光触媒粒子は、可視吸収スペクトルにおいて波長５００ｎｍに吸収を持ち、かつ赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持つ光触媒粒子である。それにより、可視光による高い光触媒機能を有する。
具体的には、光触媒粒子は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合したチタン系化合物粒子である。

金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合した粒子は、例えば、未処理の粒子（例えば、未処理の、メタチタン酸粒子、酸化チタン粒子、酸化チタンエアロゲル粒子、およびシリカチタニア複合エアロゲル粒子）を、炭化水素基を有する金属化合物により表面処理し、そして、加熱処理により前記炭化水素基の少なくとも一部を酸化してＣ－Ｏ結合又はＣ＝Ｏ結合に変化させることにより得られる。詳細な機序は不明であるが、炭素原子が適度に酸化されている有機金属化合物と酸素原子とチタン原子（又はケイ素原子）とが共有結合で順に連なっている構造が粒子の表面に存在することにより、粒子表面が波長５００ｎｍに光吸収性を示し、粒子が可視光による光触媒機能（可視光応答性）を発現すると推測される。
ここで、以下、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物を、単に「有機金属化合物」とも称する。

光触媒粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現することに加えて、下記の観点からも有利である。
一般的に、未処理の粒子（例えば、未処理の、メタチタン酸粒子、酸化チタン粒子、酸化チタンエアロゲル粒子、およびシリカチタニア複合エアロゲル粒子）は、親水性が高く、また粒子凝集性が高いため、多孔質粒子に対する分散性および付着性が悪い傾向がある。
一方、光触媒粒子が、表面に有機金属化合物に由来する炭化水素基を有することで、疎水性が高まり、多孔質粒子に対する分散性および付着性がよくなる。そのため、光触媒粒子は、多孔質粒子の表面に均一に近い状態で担持される。また、光触媒粒子が多孔質粒子から離脱し難くなる。

－未処理の粒子－
有機金属化合物により表面処理する対象の粒子（未処理の粒子）は、例えば、未処理のチタン系化合物粒子が挙げられる。未処理のチタン系化合物粒子としては、メタチタン酸粒子、酸化チタン粒子、酸化チタンエアロゲル粒子、シリカチタニア複合エアロゲル粒子等の未処理の粒子が好適に挙げられる。これらの中でも、多孔質体への付着性向上の観点から、未処理のメタチタン酸粒子が好ましい。
つまり、光触媒粒子としては、メタチタン酸粒子、酸化チタン粒子、酸化チタンエアロゲル粒子、およびシリカチタニア複合エアロゲル粒子からなる群から選択される少なくとも１種の粒子が好適に挙げられる。そして、メタチタン酸粒子が好ましい。

ここで、エアロゲル構造を有する凝集体として、光触媒粒子を多孔質粒子の表面に付着させる場合、未処理のチタン系化合物粒子は、未処理の酸化チタンエアロゲル粒子、及びシリカチタニア複合エアロゲル粒子の少なくとも一種を適用することがよい。

－未処理のメタチタン酸粒子－
未処理のメタチタン酸粒子は、チタン酸水和物ＴｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏのうち、ｎ＝１のチタン酸の粒子をいう。
未処理のメタチタン酸粒子の製法は、特に制限はないが、例えば、塩素法（気相法）、硫酸法（液相法）が挙げられ、硫酸法（液相法）が好ましい。
硫酸法（液相法）の一例は、次の通りである。まず、原料であるイルメナイト鉱石（ＦｅＴｉＯ_３）又はチタンスラグを濃硫酸に溶解させ、不純物である鉄成分を硫酸鉄（ＦｅＳＯ_４）として分離し、一度、オキシ硫酸チタン（ＴｉＯＳＯ_４）とする（硫酸チタニル溶液）。次に、オキシ硫酸チタン（ＴｉＯＳＯ_４）を加水分解することにより、未処理のメタチタン酸［オキシ水酸化チタン（ＴｉＯ（ＯＨ）_２）］粒子が得られる。
未処理のメタチタン酸粒子のＢＥＴ比表面積は、高い光触媒機能の発現の観点から、５０ｍ^２／ｇ以上３００ｍ^２／ｇ以下が好ましく、８０ｍ^２／ｇ以上２８０ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、１２０ｍ^２／ｇ以上２５０ｍ^２／ｇ以下が更に好ましい。メタチタン酸粒子のＢＥＴ比表面積は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。

－未処理の酸化チタン粒子－
未処理の酸化チタン粒子としては、例えば、ブルッカイト型、アナターゼ型、ルチル型等の酸化チタンの粒子が挙げられる。酸化チタン粒子は、ブルッカイト、アナターゼ、ルチル等の単結晶構造を有してもよく、これら結晶が共存する混晶構造を有してもよい。
未処理の酸化チタン粒子の製法は、特に制限はないが、例えば、塩素法（気相法）、硫酸法（液相法）が挙げられる。
未処理の酸化チタン粒子のＢＥＴ比表面積は、高い光触媒機能の発現の観点から、２０ｍ^２／ｇ以上２５０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、５０ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、８０ｍ^２／ｇ以上１８０ｍ^２／ｇ以下が更に好ましい。酸化チタン粒子のＢＥＴ比表面積は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。

－未処理の酸化チタンエアロゲル粒子－
未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、チタンアルコキシドを材料に用いたゾルゲル法により製造することがよい。
なお、未処理の酸化チタンエアロゲル粒子は、チタンアルコキシドの加水分解縮合物からなることが好ましい。ただし、チタンアルコキシドのアルコキシ基の一部が未反応のまま粒子に残留していてもよい。

未処理の酸化チタンエアロゲル粒子のＢＥＴ比表面積は、高い光触媒機能の発現の観点から、１２０ｍ^２／ｇ以上１０００ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１５０ｍ^２／ｇ以上９００ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、１８０ｍ^２／ｇ以上８００ｍ^２／ｇ以下が更に好ましい。酸化チタンエアロゲル粒子のＢＥＴ比表面積は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。

以下、未処理の酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法について説明する。
未処理の酸化チタンエアロゲル粒子の製造方法は、少なくとも下記の（１）及び（２）を含むことが好ましい。
（１）酸化チタンを含む多孔質粒子をゾルゲル法により造粒し、前記多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液を調製する工程（分散液調製工程）。
（２）超臨界二酸化炭素を用いて前記分散液から前記溶媒を除去する工程（溶媒除去工程）。

（１）分散液調製工程
分散液調製工程は、例えば、チタンアルコキシドを材料にして、チタンアルコキシドの反応（加水分解及び縮合）を生じさせて酸化チタンを生成し、酸化チタンを含む多孔質粒子が溶媒に分散した分散液を得る工程である。

分散液調製工程は、具体的には、例えば下記の工程とする。
アルコールにチタンアルコキシドを添加し、撹拌下、そこに酸水溶液を滴下してチタンアルコキシドを反応させて酸化チタンを生成し、酸化チタンを含む多孔質粒子がアルコールに分散した分散液（多孔質粒子分散液）を得る。

ここで、分散液調整工程のチタンアルコキシド添加量により、多孔質粒子の一次粒径を制御することができ、チタンアルコキシド添加量が多いほど多孔質粒子の一次粒径が小さくなる。アルコールに対するチタンアルコキシドの質量比は、０．０４以上０．６５以下が好ましく、０．１以上０．５以下がより好ましい。

分散液調製工程に用いるチタンアルコキシドとしては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン、ジ－ｉプロポキシ・ビス（エチルアセテート）チタニウム、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタニウム等のアルコキシ基の一部をキレート化したアルコキシチタンキレート等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
なお、酸化チタンエアロゲル粒子は、ケイ素やアルミニウム等のチタン以外の金属元素を少量含んでも良い。この場合は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルキルジアルコキシシラン、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシド等を用いても良く、ケイ素元素を含む場合、ケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉが０～０．０５の範囲で用いることができる。

分散液調製工程に用いるアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

分散液調製工程に用いる酸水溶液の酸としては、シュウ酸、酢酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。酸水溶液の酸濃度は０．００１質量％以上１質量％以下が好ましく、０．００５質量％以上０．０１質量％以下がより好ましい。

分散液調製工程おける酸水溶液の滴下量は、チタンアルコキシド１００質量部に対して、０．００１質量部以上０．１質量部以下が好ましい。

分散液調製工程によって得られる多孔質粒子分散液は、固形分濃度が１質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。

（２）溶媒除去工程
溶媒除去工程は、超臨界二酸化炭素を、多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液に接触させて、溶媒を除去する工程である。超臨界二酸化炭素による溶媒除去処理は、加熱による溶媒除去処理に比べて、多孔質粒子の孔のつぶれや閉塞を起しにくい。溶媒除去工程が超臨界二酸化炭素によって溶媒を除去する工程であることにより、ＢＥＴ比表面積が１２０ｍ^２／ｇ以上の酸化チタンエアロゲル粒子を得ることができる。

溶媒除去工程は、具体的には、例えば以下の操作によって行う。
密閉反応器に多孔質粒子分散液を投入し、次いで液化二酸化炭素を導入した後、密閉反応器を加熱すると共に高圧ポンプにより密閉反応器内を昇圧させ、密閉反応器内の二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器に液化二酸化炭素を流入させ、密閉反応器から超臨界二酸化炭素を流出させることで、密閉反応器内において多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素を流通させる。多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素が流通する間に、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し、密閉反応器外へ流出する超臨界二酸化炭素に同伴して溶媒が除去される。

上記の密閉反応器内の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。二酸化炭素の臨界点が３１．１℃／７．３８ＭＰａであるところ、例えば、温度５０℃以上２００℃以下／圧力１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の温度及び圧力とする。

－未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子－
未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子としては、ケイ素とチタンの複合酸化物であるシリカチタニア複合体を主成分（粒子全成分のうち、最も多い成分）として含む粒子である。
未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子におけるケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉの値は、可視光領域において光触媒機能を発現する観点から、０を超えて６以下であることが好ましく、０．０５以上４以下がより好ましく、０．１以上３以下が更に好ましい。

ケイ素原子とチタン原子との元素比（Ｓｉ／Ｔｉ）は、ＸＰＳの定性分析（ワイドスキャン分析）を行い、シリカチタニア複合体の元素プロファイルを作成して求める。 具体的には、次の通りである。

ＸＰＳ分析装置を使用し、下記の設定で、シリカチタニア複合体の表面から深さ方向にエッチングしながら定性分析（ワイドスキャン分析）を行い、チタン原子、ケイ素原子及び炭素原子の同定及び定量を行った。得られたデータから、チタン原子、ケイ素原子及び炭素原子それぞれについて、縦軸がピーク強度で横軸がエッチング時間である元素プロファイルを描き、プロファイル曲線を変曲点によって複数の領域に区別し、チタン原子のピーク強度及びケイ素原子のピーク強度がほぼ一定である領域（後述の領域Ａ）を特定し、該領域における元素比Ｓｉ／Ｔｉを求める。
・ＸＰＳ分析装置：アルバック・ファイ社製、Versa ProbeII
・Ｘ線源：単色化ＡｌＫα線
・加速電圧：１５ｋＶ
・Ｘ線ビーム径：１００μｍ
・エッチング銃：アルゴンイオンビーム
・エッチング出力：４ｋＶ

未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子において、シリカ成分及びチタニア成分の総含有量は、複合体の全質量に対して、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上が更に好ましい。

未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子は、ケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉの値が０を超えて６以下である母粒子と、母粒子の表面に存在するチタニア層（チタニアからなる層）と、を有する粒子であってもよい。つまり、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子は、表層にチタニア層を有する粒子であってもよい。この粒子を適用すると、光触媒機能が高まるため好適である。

シリカチタニア複合エアロゲル粒子のＢＥＴ比表面積は、高い光触媒機能の発現の観点から、２００ｍ^２／ｇ以上１２００ｍ^２／ｇ以下が好ましく、３００ｍ^２／ｇ以上１１００ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、４００ｍ^２／ｇ以上１０００ｍ^２／ｇ以下が更に好ましい。シリカチタニア複合エアロゲル粒子のＢＥＴ比表面積は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。

未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子の製造方法は、アルコキシシランとチタンアルコキシドを材料に用いたゾルゲル法が好ましい。
なお、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子は、アルコキシシランとチタンアルコキシドとの加水分解縮合物からなることが好ましい。ただし、アルコキシシラン又はチタンアルコキシドのアルコキシ基等の炭化水素基の一部が未反応のまま複合体中に残留することがある。

以下、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子の製造方法について説明する。
未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子の製造方法は、少なくとも下記の（１’）及び（２’）を含むことが好ましい。
（１’）シリカチタニア複合体を含む多孔質粒子をゾルゲル法により造粒し、前記多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液を調製する工程（分散液調製工程）。
（２’）超臨界二酸化炭素を用いて前記分散液から前記溶媒を除去する工程（溶媒除去工程）。

（１’）分散液調製工程
分散液調製工程は、例えば、アルコキシシランとチタンアルコキシドとを材料にして、両者の反応（加水分解及び縮合）を生じさせてシリカチタニア複合体を生成し、シリカチタニア複合体を含む多孔質粒子が溶媒に分散した分散液を得る工程である。ここで、多孔質粒子は、シリカチタニア複合体を含む一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集した凝集粒子であることが好ましい。

分散液調製工程は、具体的には、例えば下記の工程とする。
アルコールにアルコキシシラン及びチタンアルコキシドを添加し、撹拌下、そこに酸水溶液を滴下してアルコキシシランとチタンアルコキシドとを反応させてシリカチタニア複合体を生成し、シリカチタニア複合体を含む多孔質粒子がアルコールに分散した分散液（多孔質粒子分散液）を得る。

分散液調製工程におけるアルコキシシランとチタンアルコキシドとの混合比を調節することにより、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子におけるケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉを制御することができる。

分散液調製工程におけるアルコール量に対するアルコキシシランとチタンアルコキシドとの合計量により、未処理のシリカチタニアエアロゲル粒子を構成する一次粒子の粒径及び未処理のシリカチタニアエアロゲル粒子の粒径を制御することができる。また、アルコール量に対する前記合計量が多いほど、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子を構成する一次粒子の粒径が小さくなり、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子の粒径が大きくなる。アルコキシシランとチタンアルコキシドとの合計量は、アルコール１００質量部に対して、４質量部以上２５０質量部以下が好ましく、１０質量部以上５０質量部以下がより好ましい。

分散液調製工程に用いるアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のアルキルジアルコキシシランなどが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

分散液調製工程に用いるチタンアルコキシドとしては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（エチルアセトアセテート）チタニウム、ジ－ｉ－プロポキシ・ビス（アセチルアセトナート）チタニウム等のアルコキシ基の一部をキレート化したアルコキシチタンキレートなどが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

分散液調製工程に用いるアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

分散液調製工程に用いる酸水溶液の酸としては、シュウ酸、酢酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。酸水溶液の酸濃度は０．００１質量％以上１質量％以下が好ましく、０．００５質量％以上０．０１質量％以下がより好ましい。

分散液調製工程おける酸水溶液の滴下量は、アルコキシシランとチタンアルコキシドの合計量１００質量部に対して、０．００１質量部以上０．１質量部以下が好ましい。

分散液調製工程によって得られる多孔質粒子分散液は、固形分濃度が１質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。

（２’）溶媒除去工程
溶媒除去工程は、超臨界二酸化炭素を、多孔質粒子及び溶媒を含有する分散液に接触させて、溶媒を除去する工程である。超臨界二酸化炭素による溶媒除去処理は、加熱による溶媒除去処理に比べて、多孔質粒子（特には、一次粒子が多孔構造を形成しつつ凝集した凝集粒子）の孔のつぶれや閉塞を起しにくい。溶媒除去工程が超臨界二酸化炭素によって溶媒を除去する工程であることにより、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ^２／ｇ以上の未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子を得ることができる。

溶媒除去工程は、具体的には、例えば以下の操作によって行う。
密閉反応器に多孔質粒子分散液を投入し、次いで液化二酸化炭素を導入した後、密閉反応器を加熱すると共に高圧ポンプにより密閉反応器内を昇圧させ、密閉反応器内の二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器に液化二酸化炭素を流入させ、密閉反応器から超臨界二酸化炭素を流出させることで、密閉反応器内において多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素を流通させる。多孔質粒子分散液に超臨界二酸化炭素が流通する間に、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し、密閉反応器外へ流出する超臨界二酸化炭素に同伴して溶媒が除去される。

上記の密閉反応器内の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。二酸化炭素の臨界点が３１．１℃／７．３８ＭＰａであるところ、例えば、温度５０℃以上２００℃以下／圧力１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の温度及び圧力とする。

ここで、未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子として、表層にチタニア層を有する粒子を製造する場合、上記（１’）分散液調製工程は、下記（ｉ）及び（ｉｉ）を実施することがよい。
（ｉ）アルコールにアルコキシシラン及びチタンアルコキシドを添加し、撹拌下、そこに酸水溶液を滴下してアルコキシシランとチタンアルコキシドとを反応させてシリカチタニア複合体を生成し、シリカチタニア複合体を含む母粒子がアルコールに分散した分散液（第一の分散液）を得る。
（ｉｉ）第一の分散液に、撹拌下、アルコールにチタンアルコキシドを混合してなる混合液を滴下して、母粒子とチタンアルコキシドとを反応させて母粒子表面に中間層が形成された多孔質粒子を生成し、該多孔質粒子がアルコールに分散した分散液（第二の分散液）を得る。

（有機金属化合物）
有機金属化合物は、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物である。
有機金属化合物は、菌をより吸着しやすい観点、および可視光応答性をより発現しやすい観点から、金属原子、炭素原子、水素原子及び酸素原子のみからなる金属化合物であることが好ましい。

有機金属化合物は、可視光応答性をより発現しやすい観点から、有機金属化合物中の金属原子Ｍに直接結合した酸素原子Ｏを介して粒子の表面に結合していること、即ち、Ｍ－Ｏ－Ｔｉ（チタン系化合物粒子がシリカチタニア複合エアロゲル粒子である場合、Ｍ－Ｏ－Ｔｉ又はＭ－Ｏ－Ｓｉ）なる共有結合によって粒子の表面に結合していることが好ましい。

有機金属化合物としては、菌をより吸着しやすい観点、および可視光応答性をより発現しやすい観点から、金属原子Ｍと金属原子Ｍに直接結合した炭化水素基とを有する有機金属化合物が好ましい。該有機金属化合物は、該有機金属化合物中の金属原子Ｍに直接結合した酸素原子Ｏを介して粒子の表面に結合していることが好ましい。即ち、粒子の表面には、菌をより吸着しやすい観点、および可視光応答性をより発現しやすい観点から、炭化水素基と、金属原子Ｍと、酸素原子Ｏと、チタン原子Ｔｉとが共有結合で順に連なった構造（炭化水素基－Ｍ－Ｏ－Ｔｉ（チタン系化合物粒子がシリカチタニア複合エアロゲル粒子である場合、炭化水素基－Ｍ－Ｏ－Ｔｉ又は炭化水素基－Ｍ－Ｏ－Ｓｉ））が存在することが好ましい。

有機金属化合物が複数個の炭化水素基を有する場合、少なくとも１個の炭化水素基が、該有機金属化合物中の金属原子に直接結合していることが好ましい。

有機金属化合物における原子間の化学結合状態は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy、Ｘ線光電子分光）の高分解能分析（ナロースキャン分析）を行うことにより知ることができる。

有機金属化合物の金属原子Ｍとしては、ケイ素原子、アルミニウム原子又はチタン原子が好ましく、ケイ素原子又はアルミニウム原子がより好ましく、ケイ素原子が特に好ましい。

有機金属化合物が有する炭化水素基としては、炭素数１以上４０以下（好ましくは炭素数１以上２０以下、より好ましくは炭素数１以上１８以下、更に好ましくは炭素数４以上１２以下、更に好ましくは炭素数４以上１０以下）の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基、炭素数６以上２７以下（好ましくは炭素数６以上２０以下、より好ましくは炭素数６以上１８以下、更に好ましくは炭素数６以上１２以下、特に好ましくは炭素数６以上１０以下）の芳香族炭化水素基が挙げられる。

有機金属化合物が有する炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよいが、分散性の観点から、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、１以上２０以下が好ましく、１以上１８以下がより好ましく、４以上１２以下が更に好ましく、４以上１０以下が特に好ましい。

有機金属化合物としては、炭化水素基を有するシラン化合物が特に好ましい。炭化水素基を有するシラン化合物としては、例えば、クロロシラン化合物、アルコキシシラン化合物、などが挙げられる。

炭化水素基を有するシラン化合物としては、高い光触媒機能の発揮及び分散性の向上の観点から、式（１）：Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _ｍで表される化合物が好ましい。

式（１）：Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _ｍにおいて、Ｒ^１は炭素数１以上２０以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数６以上２０以下の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ^２はハロゲン原子又はアルコキシ基を表し、ｎは１以上３以下の整数を表し、ｍは１以上３以下の整数を表し、但しｎ＋ｍ＝４である。ｎが２又は３の整数である場合、複数のＲ^１は同じ基でもよいし、異なる基でもよい。ｍが２又は３の整数である場合、複数のＲ^２は同じ基でもよいし、異なる基でもよい。

Ｒ^１で表される脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよいが、分散性の観点から、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、炭素数１以上２０以下が好ましく、炭素数１以上１８以下がより好ましく、炭素数４以上１２以下が更に好ましく、炭素数４以上１０以下が更に好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和及び不飽和のいずれでもよいが、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。

飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖状アルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等）、分岐鎖状アルキル基（イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、２－エチルヘキシル基、ターシャリーブチル基、ターシャリーペンチル基、イソペンタデシル基等）、環状アルキル基（シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等）などが挙げられる。

不飽和脂肪族炭化水素基としては、アルケニル基（ビニル基（エテニル基）、１－プロペニル基、２－プロペニル基、２－ブテニル基、１－ブテニル基、１－ヘキセニル基、２－ドデセニル基、ペンテニル基等）、アルキニル基（エチニル基、１－プロピニル基、２－プロピニル基、１－ブチニル基、３－ヘキシニル基、２－ドデシニル基等）などが挙げられる。

脂肪族炭化水素基は、置換された脂肪族炭化水素基も含む。脂肪族炭化水素基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロイル基、アクリロイル基等が挙げられる。

Ｒ^１で表される芳香族炭化水素基は、炭素数６以上２０以下が好ましく、より好ましくは炭素数６以上１８以下、更に好ましくは炭素数６以上１２以下、特に好ましくは炭素数６以上１０以下である。

芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレン基、アントラセン基等が挙げられる。

芳香族炭化水素基は、置換された芳香族炭化水素基も含む。芳香族炭化水素基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロイル基、アクリロイル基等が挙げられる。

Ｒ^２で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましい。

Ｒ^２で表されるアルコキシ基としては、炭素数１以上１０以下（好ましくは１以上８以下、より好ましくは３以上８以下）のアルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｔ－ブトキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｎ－ヘキシロキシ基、２－エチルヘキシロキシ基、３，５，５－トリメチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基は、置換されたアルコキシ基も含む。アルコキシ基に置換し得る置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アミド基、カルボニル基等が挙げられる。

式（１）：Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _ｍで表される化合物は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、Ｒ^１が飽和脂肪族炭化水素基である化合物が好ましい。特に、式（１）：Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _ｍで表される化合物は、Ｒ^１が炭素数１以上２０以下の飽和脂肪族炭化水素基であり、Ｒ^２がハロゲン原子又はアルコキシ基であり、ｎが１以上３以下の整数であり、ｍが１以上３以下の整数であり、但しｎ＋ｍ＝４であることが好ましい。

式（１）：Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _ｍで表される化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｏ－メチルフェニルトリメトキシシラン、ｐ－メチルフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン（以上、ｎ＝１、ｍ＝３）；
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジクロロジフェニルシラン（以上、ｎ＝２、ｍ＝２）；
トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルクロロシラン、デシルジメチルクロロシラン、トリフェニルクロロシラン（以上、ｎ＝３、ｍ＝１）；
３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－（２－アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－（２－アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ－グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン（以上、Ｒ^１が、置換された脂肪族炭化水素基又は置換された芳香族炭化水素基である化合物）；
などのシラン化合物が挙げられる。シラン化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

式（１）で表されるシラン化合物における炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。上記シラン化合物における炭化水素基は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、炭素数１以上２０以下の飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数１以上１８以下の飽和脂肪族炭化水素基がより好ましく、炭素数４以上１２以下の飽和脂肪族炭化水素基が更に好ましく、炭素数４以上１０以下の飽和脂肪族炭化水素基が特に好ましい。

有機金属化合物の金属原子がアルミニウムである化合物としては、例えば、トリエトキシアルミニウム、トリ－ｉ－プロポキシアルミニウム、トリ－ｓｅｃ－ブトキシアルミニウム等のアルキルアルミネート；ジ－ｉ－プロポキシ・モノ－ｓｅｃ－ブトキシアルミニウム、ジ－ｉ－プロポキシアルミニウム・エチルアセトアセテート等のアルミニウムキレート；アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミネート系カップリング剤；などが挙げられる。

有機金属化合物の金属原子がチタンである化合物としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート等のチタネート系カップリング剤；ジ－ｉ－プロポキシビス（エチルアセトアセテート）チタニウム、ジ－ｉ－プロポキシビス（アセチルアセトナート）チタニウム、ジ－ｉ－プロポキシビス（トリエタノールアミナート）チタニウム、ジ－ｉ－プロポキシチタンジアセテート、ジ－ｉ－プロポキシチタンジプロピオネート等のチタニウムキレート；などが挙げられる。

有機金属化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

（光触媒粒子の製造方法）
光触媒粒子の製造方法は、特に制限はない。例えば、未処理の粒子を有機金属化合物により表面処理することにより得られる。

以下、光触媒粒子の製造方法の形態例を説明する。
光触媒粒子の製造方法は、例えば、（ａ）有機金属化合物により未処理の粒子を表面処理する工程と、（ｂ）前記未処理の粒子を表面処理する工程中又は後に、粒子を加熱処理する工程と、を含むことが好ましい。

（ａ）表面処理する工程
有機金属化合物により未処理の粒子を表面処理する方法としては、特に制限はないが、例えば、有機金属化合物自体を直接、未処理の粒子に接触させる方法；溶媒に有機金属化合物を溶解させた処理液を、未処理の粒子に接触させる方法；が挙げられる。具体的には、例えば、未処理の粒子を溶媒に分散した分散液に、撹拌下で、有機金属化合物自体又は処理液を添加する方法；ヘンシェルミキサー等の撹拌などにより流動している状態の未処理の粒子に、有機金属化合物自体又は処理液を添加（滴下、噴霧等）する方法；が挙げられる。これら方法により、有機金属化合物中の反応性基（例えば、ハロゲノ基、アルコキシ基等の加水分解性基）が、未処理の粒子の表面に存在する水酸基と反応し、未処理の粒子の表面処理がなされる。

なお、表面処理工程は、大気中または窒素雰囲気下で行なうことができるが、未処理の粒子として酸化チタンエアロゲル粒子、シリカチタニア複合エアロゲル粒子に対して表面処理を行なう場合、超臨界二酸化炭素中で表面処理工程を行うことが好ましい。これにより、有機金属化合物が多孔質粒子の細孔の奥深くまで到達し、多孔質粒子の細孔の奥深くまで表面処理がなされることから、超臨界二酸化炭素中で表面処理を行なうことが好ましい。

超臨界二酸化炭素中で行う表面処理工程は、例えば、有機金属化合物と多孔質粒子とを、撹拌下、超臨界二酸化炭素中で混合し反応させることで行われる。ほかに、表面処理工程は、例えば、有機金属化合物と溶媒とを混合してなる処理液を調製し、撹拌下、超臨界二酸化炭素中で多孔質粒子と処理液とを混合することで行われる。多孔質粒子の細孔構造を保ちつつ比表面積を大きくするためには、溶媒除去工程の終了後に引き続き超臨界二酸化炭素中に有機金属化合物を投入し、超臨界二酸化炭素中で有機金属化合物を多孔質粒子の表面と反応させることが好ましい。

有機金属化合物を溶解する溶媒としては、有機溶媒（例えば、炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、アルコール系溶媒等）、水、これらの混合溶媒などが挙げられる。炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、オクタン、ヘキサデカン、シクロヘキサン等が挙げられる。エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジブチルエーテル、ジベンジルエーテル等が挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、例えば、１，１－ジクロロ－１－フルオロエタン、１，１－ジクロロ－２，２，２－トリフルオロエタン、１，１－ジクロロ－２，２，３，３，３－ペンタフルオロプロパン、クロロホルム、ジクロロエタン、四塩化炭素等が挙げられる。アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、ｉ－プロピルアルコール等が挙げられる。水としては、例えば、水道水、蒸留水、純水等が挙げられる。溶媒としては、これら以外に、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、硫酸などの溶媒を用いてもよい。

溶媒に有機金属化合物を溶解させた処理液において、有機金属化合物の濃度は、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上５００ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｏｌ／Ｌ以下がより好ましい。

有機金属化合物による粒子の表面処理の条件は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、次の条件がよい。未処理の粒子に対して、１０質量％以上１００質量％以下（好ましくは２０質量％以上７５質量％以下、より好ましくは２５質量％以上５０質量％以下）の有機金属化合物により、未処理の粒子を表面処理することがよい。有機金属化合物の量を１０質量％以上にすると、可視光領域においても高い光触媒機能がより発現し易くなり、また、分散性も高まり易くなる。有機金属化合物の量を１００質量％以下にすると、粒子の表面に存在する、有機金属化合物に由来する金属量が過剰になることを抑え、余剰の金属による光触媒機能の低下が抑制される。

有機金属化合物による未処理の粒子の表面処理温度は、１５℃以上１５０℃以下が好ましく、２０℃以上１００℃以下がより好ましい。表面処理時間は、１０分間以上１２０分間以下が好ましく、３０分間以上９０分間以下がより好ましい。
ただし、超臨界二酸化炭素中で表面処理を行う場合、表面処理工程の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。例えば、温度５０℃以上２００℃以下、圧力１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の雰囲気で表面処理工程を行う。反応時間は、１０分間以上２４時間以下が好ましく、２０分間以上１２０分間以下がより好ましく、３０分間以上９０分間以下が更に好ましい。

有機金属化合物による未処理の粒子の表面処理後は、乾燥処理を行うことがよい。乾燥処理の方法は、特定制限はなく、例えば、真空乾燥法、噴霧乾燥法等の公知の乾燥法を適用する。乾燥温度は、２０℃以上１５０℃以下が好ましい。
ただし、超臨界二酸化炭素中で表面処理を行う場合、超臨界二酸化炭素を用いて、多孔質粒子を含む分散液から溶媒を除去する工程が好ましく、表面処理工程終了後に引き続き、超臨界二酸化炭素中で超臨界二酸化炭素を流通させて溶媒を除去する工程が更に好ましい。

（ｂ）加熱処理する工程
加熱処理は、未処理の粒子を表面処理する工程中、又は、未処理の粒子を表面処理する工程後に実施する。

加熱処理は、有機金属化合物により未処理の粒子を表面処理するとき；表面処理後の乾燥処理をするとき；又は、乾燥処理後に別途、実施することができる。加熱処理する前に粒子と有機金属化合物とを十分に反応させる観点から、表面処理後の乾燥処理をするとき、又は、乾燥処理後に別途、実施することが好ましく、乾燥処理を適切に実施する観点から、乾燥処理後に別途実施することがより好ましい。

加熱処理の温度は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、１８０℃以上５００℃以下が好ましく、２００℃以上４５０℃以下がより好ましく、２５０℃以上４００℃以下が更に好ましい。加熱処理の時間は、高い光触媒機能の発現及び分散性の向上の観点から、１０分間以上３００分間以下が好ましく、３０分間以上１２０分間以下がより好ましい。未処理の粒子を表面処理する工程中に加熱処理を行う場合は、先ず前記表面処理の温度で有機金属化合物を十分に反応させた後に前記加熱処理の温度で加熱処理を実施することが好ましい。表面処理後の乾燥処理において加熱処理を行う場合は、前記乾燥処理の温度は、加熱処理温度として実施する。

加熱処理の温度を１８０℃以上５００℃以下とすることにより、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する粒子が効率的に得られる。１８０℃以上５００℃以下で加熱処理すると、粒子の表面に存在する金属化合物由来の炭化水素基が適度に酸化し、Ｃ－Ｃ結合又はＣ＝Ｃ結合の一部が、Ｃ－Ｏ結合又はＣ＝Ｏ結合に変化すると推測される。

加熱処理は、酸素濃度（体積％）が１％以上２１％以下の雰囲気で行われることが好ましい。この酸素雰囲気で加熱処理を行うことにより、粒子の表面に存在する金属化合物由来の炭化水素基の酸化を、適度に且つ効率よく行うことができる。酸素濃度（体積％）は、３％以上２１％以下がより好ましく、５％以上２１％以下が更に好ましい。

加熱処理の方法は、特に限定されず、例えば、電気炉、焼成炉（ローラーハースキルン、シャトルキルン等）、輻射式加熱炉等による加熱；レーザー光、赤外線、ＵＶ、マイクロ波等による加熱；など公知の加熱方法を適用する。

以上の工程を経て、光触媒粒子が好適に得られる。

（光触媒粒子の特性）
光触媒粒子は、可視吸収スペクトルにおいて波長５００ｎｍに吸収を持つ。
光触媒粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、可視吸収スペクトルにおいて、波長４５０ｎｍおよび波長５００ｎｍに吸収を持つことが好ましく、波長４５０ｎｍ、波長５００ｎｍおよび波長５５０ｎｍに吸収を持つことがより好ましく、波長４５０ｎｍ、波長５００ｎｍ、波長５５０ｎｍおよび波長６００ｎｍに吸収を持つことがさらに好ましく、波長４５０ｎｍ、波長５００ｎｍ、波長５５０ｎｍ、波長６００ｎｍおよび波長７００ｎｍに吸収を持つことがより好ましい。

光触媒粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、可視吸収スペクトルにおいて、波長４５０ｎｍ以上波長５００ｎｍ以下の全域に吸収を持つことが好ましく、波長４００ｎｍ以上波長５５０ｎｍ以下の全範囲に吸収を持つことがより好ましく、波長４００ｎｍ以上波長６００ｎｍ以下の全範囲に吸収を持つことがさらに好ましく、波長４００ｎｍ以上波長７００ｎｍ以下の全範囲に吸収を持つことが特に好ましい。

光触媒粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、紫外可視吸収スペクトルにおいて波長３５０ｎｍの吸光度を１としたとき、可視吸収スペクトルにける各波長の好適な吸光度は、次の通りである。
・波長４５０ｎｍの吸光度は、０．０２以上、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、更に好ましくは０．３以上
・波長５００ｎｍの吸光度は、０．０２以上、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、更に好ましくは０．３以上
・波長５５０ｎｍの吸光度は、０．０２以上、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．１５以上、更に好ましくは０．２以上
・波長６００ｎｍの吸光度は、０．０２以上、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．１以上
・波長７００ｎｍの吸光度が０．０２以上、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．０８以上であることがよい。

光触媒粒子は、可視光領域においても高い光触媒機能を発現する観点から、可視吸収スペクトルにおいて、波長５５０ｎｍと波長４５０ｎｍの吸光度比（５５０ｎｍ／４５０ｎｍ）が０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましく、０．３以上であることが更に好ましく、０．４以上であることが更に好ましい。
光触媒粒子であるチタン系化合物粒子は、紫外線吸収性を示す傾向がある。チタン系化合物粒子が表面改質されて可視光応答性を示す光触媒粒子は、可視光の中でも紫外線に近い波長の青色光に比較的強い吸収を持つところ、吸光度比５５０ｎｍ／４５０ｎｍが０．１以上であることは、チタン系化合物粒子が可視域応答型の光触媒粒子として十分なほど表面改質されていることを示している。
なお、チタン系化合物粒子が表面改質されて可視光応答性を示す光触媒粒子は、吸光度比５５０ｎｍ／４５０ｎｍが１に満たない傾向があり、０．８以下となる傾向がある。

ここで、光触媒粒子の紫外可視吸収スペクトルは、次の方法により得られる。測定対象となる粒子をテトラヒドロフランに分散させた後、ガラス基板上に塗布し、大気中、２４℃で乾燥させる。分光光度計（例えば、日立ハイテクノロジーズ製Ｕ－４１００。スキャンスピード：６００ｎｍ、スリット幅：２ｎｍ、サンプリング間隔：１ｎｍ）を用いて、拡散反射配置で、波長２００ｎｍ乃至９００ｎｍの範囲の拡散反射スペクトルを測定する。拡散反射スペクトルから、Kubelka-Munk変換により理論的に各波長における吸光度を求める。
なお、塗布粒子の膜厚等によりガラス基板の影響を受け測定値に誤差を生じることから測定値の補正を行う。すなわち、各波長の吸光度から９００ｎｍの吸光度を引いた値を各波長の吸光度とする。

光触媒粒子は、赤外吸収スペクトルにおける、波数２７００ｃｍ^－１以上３０００ｃｍ^－１以下の範囲に吸収ピークを持つ。
具体的には、例えば、光触媒粒子は、赤外吸収スペクトルにおける、波数２７００ｃｍ^－１以上３０００ｃｍ^－１以下の範囲に、吸収ピークを少なくとも一つ持つことが好ましい。なお、吸収ピークを有するとは、吸収強度（吸光度）０．０２２（透過率で５％）以上の吸収を有することを意味する。

光触媒粒子の赤外吸収スペクトルの測定は、次に示す方法により測定される。まず、測定対象となる光触媒粒子を、ＫＢｒ錠剤法により測定試料を作製する。そして、測定試料に対して、赤外分光光度計（日本分光株式会社製：ＦＴ－ＩＲ－４１０）により、積算回数３００回、分解能４ｃｍ^－１の条件で、波数５００ｃｍ^－１以上４０００ｃｍ^－１以下の範囲を測定し、赤外吸収スペクトルを得る。

光触媒粒子の平均一次粒径は、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が更に好ましい。光触媒粒子の平均一次粒径が１ｎｍ以上であると、粒子が凝集しにくく、光触媒機能が高まりやすい。光触媒粒子の平均一次粒径が２００ｎｍ以下であると、量に対する比表面積の割合が大きくなり、光触媒機能が高まりやすい。このため、光触媒粒子の平均一次粒径を上記範囲にすると、可視光領域において高い光触媒機能を発現させ易くなる。

光触媒粒子の平均一次粒径は、以下の測定方法によって測定される値である。
光触媒粒子を、走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、Ｓ－４１００）により観察して画像を撮影する。撮影した画像を画像解析装置（株式会社ニレコ製、ＬＵＺＥＸＩＩＩ）に取り込み、画像解析によって粒子ごとの面積を求め、面積から円相当径（ｎｍ）を求める。一次粒子１００個の円相当径の算術平均を算出し、一次粒子の平均径とする

ここで、光触媒粒子がシリカチタニア複合エアロゲル粒子の場合、光触媒粒子は、表層にチタニア層を有する未処理のシリカチタニア複合エアロゲル粒子に有機金属化合物による表面処理を施した粒子を適用することがよい。
具体的には、この粒子は、母粒子（例えばケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉの値が０を超えて６以下である母粒子）と、母粒子の表面に存在するチタニア層（以下「中間層」とも称する）、チタニア層の表面に、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合した層（つまり、金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物を含む層、以下、「表面層」とも称する）と、を有する粒子となる。

そして、このシリカチタニア複合エアロゲル粒子が、上記各層を有することは、下記の方法によって確認できる。なお、シリカチタニア複合エアロゲル粒子以外の粒子に表面層を有することも、下記の方法によって確認できる。

ＸＰＳの定性分析（ワイドスキャン分析）を、シリカチタニア複合エアロゲル粒子の表面から深さ方向に希ガスイオンによりエッチングしながら行い、少なくともチタン、ケイ素及び炭素の同定及び定量を行う。得られたデータから、少なくともチタン、ケイ素及び炭素それぞれについて、縦軸がピーク強度で横軸がエッチング時間である元素プロファイルを描く。プロファイル曲線を変曲点によって複数の領域に区別し、母粒子の元素組成を反映した領域、中間層の元素組成を反映した領域、及び表面層の元素組成を反映した領域を特定する。元素プロファイルに中間層の元素組成を反映した領域が存在する場合、シリカチタニア複合エアロゲル粒子が中間層を有すると判断する。元素プロファイルに表面層の元素組成を反映した領域が存在する場合、シリカチタニア複合エアロゲル粒子が表面層を有すると判断する。
以下、図７を例示して説明する。

図７は、シリカチタニア複合エアロゲル粒子の元素プロファイルの一例であり、上から順に、チタンの元素プロファイル、ケイ素の元素プロファイル、炭素の元素プロファイルである。
図７に示す元素プロファイルは、プロファイル曲線の変曲点によって、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ及び領域Ｄに区別される。
領域Ａ：エッチングの最終期に存在する、チタンのピーク強度及びケイ素のピーク強度がほぼ一定である領域。
領域Ｂ：領域Ａの直前に存在する、粒子表面に近いほどチタンのピーク強度が小さく且つケイ素のピーク強度が大きい領域。
領域Ｃ：領域Ｂの直前に存在する、チタンのピーク強度がほぼ一定であり、且つ、ケイ素がほとんど検出されない領域。
領域Ｄ：エッチングの最初期に存在する、炭素のピーク強度がほぼ一定であり、且つ、金属元素も検出される領域。

領域Ａと領域Ｂとは、母粒子の元素組成を反映した領域である。母粒子が製造される際には、シリカチタニア複合体の材料であるアルコキシシランとチタンアルコキシドとの混合比に応じた割合でシリカとチタニアとが共有結合を形成して母粒子を形成する。ただし、母粒子の表面にはチタニアよりもシリカが出現しやすい傾向がある。その結果、元素プロファイルには、エッチングの最終期に、チタンのピーク強度及びケイ素のピーク強度がほぼ一定である領域Ａと、領域Ａの直前に、粒子表面に近いほどチタンのピーク強度が小さく且つケイ素のピーク強度が大きい領域Ｂとが現れる。

領域Ｃは、中間層の元素組成を反映した領域である。領域Ｂの直前に、領域Ｃ、即ち、チタンのピーク強度がほぼ一定であり、且つ、ケイ素がほとんど検出されない領域が存在する場合、シリカチタニア複合エアロゲル粒子が「チタニア層」である中間層を有すると判断する。
なお、領域Ｃは、第一の層の元素組成を反映した領域ではあるが、必ずしも中間層に完全に一致するものではない。領域Ｃにおける領域Ｂに近い側には、母粒子の元素組成も反映されていることがある。

領域Ｄは、表面層の元素組成を反映した領域である。エッチングの最初期に、領域Ｄ、即ち、炭素のピーク強度がほぼ一定であり、且つ、金属元素も検出される領域が存在する場合、シリカチタニア複合エアロゲル粒子が「金属原子及び炭化水素基を有する金属化合物を含む層」である表面層を有すると判断する。
表面層における金属化合物を構成する金属原子の候補としては、ケイ素、アルミニウム、チタンが挙げられるので、必要に応じてＸＰＳによりアルミニウムの同定及び定量も行い、アルミニウムについても元素プロファイルを描く。
なお、領域Ｄは、表面層の元素組成を反映した領域ではあるが、必ずしも第二の層に完全に一致するものではない。領域Ｄにおける領域Ｃに近い側には、第一の層の元素組成も反映されていることがある。

図７に示す元素プロファイルからは、母粒子と、中間層と、表面層とを有するシリカチタニア複合エアロゲル粒子であり、表面層における金属化合物を構成する金属原子がケイ素であると判断される。

（触媒担持多孔質粒子（水質浄化粒子および水耕栽培用培地粒子）の特性等）
触媒担持多孔質粒子に対する光触媒粒子の担持量は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、１質量％以上６０質量％以下が好ましく、５質量％以上５０質量％以下がより好ましく、１０質量％以上４０質量％以下がさらに好ましい。

光触媒粒子の担持量は、ＪＩＳ Ｋ ７２５０－１（２００６）に準じて、下記式で求める。
光触媒粒子の担持量（質量％）＝［６００℃で焼成して得られた灰分の質量÷乾燥した多孔質粒子の質量］×１００

触媒担持多孔質粒子の可視光透過率は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、１％以上８０％以下が好ましく、１０％以上３０％以下がより好ましく、１５％以上２５％以下がさらに好ましい。
触媒担持多孔質粒子の可視光透過率が上記範囲であると、担持した光触媒粒子に可視光が到達し易くなり、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）が実現され易くなる。

可視光透過率は、次の通り、測定される。
測定はヘイズメーター（日本電色工業社製ＮＤＨ－２０００）を用いて全光線透過率（％）を測定する。多孔質粒子をガラスシャーレに一層になるように配置するようにし、粒子のみを除した状態をブランクとして設定後、多孔質粒子をガラスシャーレに一層になるように配置した状態にて、全光線透過率（％）を測定した値を可視光透過率とした。
なお、触媒担持多孔質粒子の可視光透過率は、多孔質体に光触媒粒子を担持した状態で測定する。

触媒担持多孔質粒子の吸液率は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、５％以上１００％以下が好ましく、１０％以上８０
％以下がより好ましく、１５％以上５０％以下がさらに好ましい。
触媒担持多孔質粒子の吸液率が上記範囲であると、浄化対象の水系媒体（培養液等）中の菌と担持した光触媒粒子との接触確率が高まり、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）が実現され易くなる。

触媒担持多孔質粒子の吸液率は、次の通り測定する。
触媒担持多孔質粒子を試料として１ｇ程度秤量し（これをｍ_１とする）、目開き７５０μｍのステンレス製篩（内径７５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）に入れる。
次に、純水３００ｍＬを入れたガラス製シャーレ（内径１４６ｍｍ×高さ２８ｍｍ）に試料を入れた篩を１０分間浸漬させる（浮遊等により触媒担持多孔質粒子が浸漬しない場合は必要に応じて、網等の固定治具を使用する）。
次に、浸漬後の試料質量を測定する（これをｍ_２とする）。
そして、以下の算出式により吸水率を算出する。
吸水率＝（ｍ_２／１０×２－ｍ_１）／ｍ_１×１００
ｍ_１＝浸漬前の試料質量（ｇ）
ｍ_２＝浸漬後の試料質量（ｇ）
この操作を３回行い、その平均値を吸液率とする。

触媒担持多孔質粒子のＢＥＴ比表面積は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、１ｍ^２／ｇ％以上３００ｍ^２／ｇ％以下が好ましく、１０ｍ^２／ｇ％以上２００ｍ^２／ｇ％以下がより好ましく、２０ｍ^２／ｇ％以上１５０ｍ^２／ｇ％以下がさらに好ましい。
触媒担持多孔質粒子のＢＥＴ比表面積が上記範囲であると、浄化対象の水系媒体（培養液等）中の菌と担持した光触媒粒子との接触確率が高まり、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）が実現され易くなる。

触媒担持多孔質粒子のＢＥＴ比表面積は、多孔質体に光触媒粒子を担持した状態で測定する。測定方法は、窒素ガスを用いたガス吸着法により求める。

触媒担持多孔質粒子中の光触媒粒子の担持量（ｋｇ）と、水耕栽培装置の容器に保持される培養液（又は水質浄化装置の容器に保持される水系媒体）の体積（Ｌ）と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液又は水系媒体の体積）は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、０．０４×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上３００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下が好ましく、０．０８×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上２００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下がより好ましく、０．１６×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上１５０×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。

触媒担持多孔質粒子の総表面積（＝触媒担持多孔質粒子のＢＥＴ比表面積×触媒担持多孔質粒子の質量）（ｍ^２）と、水耕栽培装置の容器に保持される培養液（又は水質浄化装置の容器に保持される水系媒体）の体積（Ｌ）と、の比（触媒担持多孔質粒子の総表面積／培養液又は水系媒体の体積）は、効率のよい水系媒体の殺菌浄化（例えば、効率のよい培養液の殺菌浄化）の観点から、０．４ｍ^２／Ｌ以上１４００００ｍ^２／Ｌ以下が好ましく、８ｍ^２／Ｌ以上７００００ｍ^２／Ｌ以下がより好ましく、３００ｍ^２／Ｌ以上３５０００ｍ^２／Ｌ以下がさらに好ましい。

［触媒担持多孔質粒子の製造方法］
本実施形態に係る触媒担持多孔質粒子の製造方法は、特に制限はないが、例えば、光触媒粒子が分散した分散液を多孔質体粒子に塗布後又は浸漬、乾燥することで、光触媒粒子を多孔質体に担持させる方法が挙げられる。
本方法では、上記特定のチタン系化合物粒子からなる光触媒粒子は、比表面積が多く付着力が強いため、直接、多孔質体粒子の表面又は細孔内壁に付着及び固定化する。塗布法は、浸漬塗布、スプレー塗布等の周知の塗布法を採用すればよい。使用する分散液の分散媒としては、水、各種アルコール等の揮発性の分散媒が例示される。また、結着樹脂を使用して、光触媒粒子を多孔質体粒子に担持させる方法を採用してもよい。

本実施形態に係る触媒担持多孔質粒子の製造方法としては、その他、周知の方法（特開２００１－１９８４７２に記載の方法（例えば、下記１）～５）に示す方法）、特開２００１－２４０７５９（例えば、下記６）に示す方法）、特開２００４－０２７４２８（例えば、下記７）に示す方法）等が挙げられる。
１）親水性高分子、多孔化剤および光触媒粒子を含有する混合液から凝固または凝固再生して光触媒担持親水性高分子多孔質体を得る工程と、光触媒担持親水性高分子多孔質体を膨潤させ、少なくとも１種の水溶性化合物と塩基性物質とを光触媒担持親水性高分子多孔質体の内部で反応させる工程と、を経て触媒担持多孔質粒子を製造する方法
２）親水性高分子多孔質体を膨潤させ、少なくとも１種の水溶性化合物と塩基性物質とを該親水性高分子多孔質体の内部で反応させて無機イオン交換体を内部に有する親水性高分子多孔質体を得る工程と、無機イオン交換体を内部に有する親水性高分子多孔質体に光触媒粒子を担持させる工程と、を経て触媒担持多孔質粒子を製造する方法
３）親水性高分子、多孔化剤、光触媒粒子および無機イオン交換体を含有する混合液から凝固または凝固再生して、触媒担持多孔質粒子を製造する方法
４）親水性高分子、多孔化剤および無機イオン交換体を含有する混合液から凝固または凝固再生して無機イオン交換体を内部に有する親水性高分子多孔質体を得る工程と、無機イオン交換体を内部に有する親水性高分子多孔質体に光触媒粒子を担持させる工程と、を経て、触媒担持多孔質粒子を製造する方法
５）光触媒粒子の存在下、親水性高分子多孔質体を膨潤させ、少なくとも１種の水溶性化合物と塩基性物質とを親水性高分子多孔質体の実体内で反応させて、触媒担持多孔質粒子を製造する方法
６）多価金属イオンを含有する無機イオン交換体を親水性高分子多孔質粒子の内部に有する多価金属イオン含有無機イオン交換体－親水性高分子複合体から一価の陽イオンとの陽イオン交換を通じて溶出する多価金属イオンにより光触媒粒子を凝集沈殿させて担持させて、触媒担持多孔質粒子を製造する方法
７）親水性繊維と光触媒粒子とを混合した溶液に、親水性バインダーを加えて、造粒後、親水性バインダーを水不溶化して、触媒担持多孔質粒子を製造する方法

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて質量基準である。

＜光触媒粒子の作製＞
（メタチタン酸粒子ＭＴＡ１）
ＴｉＯ_２濃度が２６０ｇ／Ｌ、Ｔｉ^３＋濃度がＴｉＯ_２換算で６．０ｇ／Ｌの硫酸チタニル溶液に、別途作製したアナターゼシードを硫酸チタニル溶液中のＴｉＯ_２に対してＴｉＯ_２換算で９質量％添加した。次に、この溶液を沸点以上で加熱し、硫酸チタニル（ＴｉＯＳＯ_４）を加水分解し、粒状のメタチタン酸を生成した。次に、メタチタン酸粒子を濾過及び洗浄し、その後、スラリー化して、ｐＨ７で中和洗浄した。このようにして、平均一次粒径３５ｎｍのメタチタン酸スラリーを得た。
次に、平均一次粒径３５ｎｍのメタチタン酸スラリーに、撹拌しながら５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を加えｐＨ８．５として２時間撹拌保持後、６Ｎ塩酸にてｐＨ５．８まで中和し、濾過及び水洗を行った。洗浄後、水を加え再びスラリーとし、撹拌をしながら６Ｎ塩酸を加えｐＨ１．３とし、３時間撹拌保持した。このスラリーからメタチタン酸として、１００質量部を分取し、６０℃に加温保持し、撹拌しながら、ヘキシルトリメトキシシラン３５質量部を添加し、３０分間撹拌後、７Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を加えｐＨ７まで中和し、濾過及び水洗を行った。濾過及び水洗済み残留分を、気流式乾燥機により出口温度１５０℃の条件で噴霧乾燥して、乾燥粉体を得た。得られた乾燥粉体に対し、酸素濃度（体積％）１２％に設定した電気炉で２８０℃、９０分間の加熱処理を行い、メタチタン酸粒子ＭＴＡ１を得た。メタチタン酸粒子ＭＴＡ１のＢＥＴ比表面積を測定したところ２５０ｍ^２/ｇであった。

（メタチタン酸粒子ＭＴＡ２）
アナターゼシードの添加量を６．５質量％とする以外はメタチタン酸粒子ＭＴＡ１と同様にして平均一次粒径６５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１４０ｍ^２/ｇのメタチタン酸粒子ＭＴＡ２を得た。

（メタチタン酸粒子ＭＴＡ３）
アナターゼシードの添加量を４.５質量％とする以外はメタチタン酸粒子ＭＴＡ１と同様にして平均一次粒径１３０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積５５ｍ^２/ｇのメタチタン酸粒子ＭＴＡ３を得た。

（酸化チタン粒子ＴＯ１）
市販のアナターゼ型酸化チタン粒子（「ＳＴ－０１（石原産業社製）」、平均一次粒径８ｎｍ）をメタノールに分散した分散液に、この未処理の酸化チタン粒子に対して３５質量％のヘキシルトリメトキシシランを滴下し、４０℃で１時間反応させた後、出口温度１２０℃で噴霧乾燥して乾燥粉体を得た。そして、得られた乾燥粉体に対して、酸素濃度（体積％）１８％に設定した電気炉で２９０℃、１時間の加熱処理を行い、酸化チタン粒子ＴＯ１を得た。酸化チタン粒子ＴＯ１のＢＥＴ比表面積を測定したところ１８５ｍ^２/ｇであった。

（酸化チタン粒子ＴＯ２）
市販のアナターゼ型酸化チタン粒子（「ＳＴ-２１（石原産業社製）」、平均一次粒径２０ｎｍ）をメタノールに分散した分散液に、この未処理の酸化チタン粒子に対して３５質量％のオクチルトリメトキシシランを滴下し、４０℃で１時間反応させた後、出口温度１２０℃で噴霧乾燥して乾燥粉体を得た。そして、得られた乾燥粉体に対して、酸素濃度（体積％）２０％に設定した電気炉で２７０℃、１時間の加熱処理を行い、酸化チタン粒子ＴＯ２を得た。酸化チタン粒子ＴＯ２のＢＥＴ比表面積を測定したところ１３０ｍ^２/ｇであった。

（酸化チタン粒子ＴＯ３）
ゾルゲル法により作製した平均一次粒径１６０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子をメタノールに分散した分散液に、この未処理の酸化チタン粒子に対して２０質量％のヘキシルトリメトキシシランを滴下し、４０℃で１時間反応させた後、出口温度１２０℃で噴霧乾燥して乾燥粉体を得た。そして、得られた乾燥粉体に対して、酸素濃度（体積％）１８％に設定した電気炉で３００℃、１時間の加熱処理を行い、酸化チタン粒子ＴＯ３を得た。酸化チタン粒子ＴＯ３のＢＥＴ比表面積を測定したところ２０ｍ^２/ｇであった。

（酸化チタンエアロゲル粒子ＴＯＡＧ１）
反応容器にメタノール１１５．４部とテトラブトキシチタン１４．３部を仕込み混合した。混合液をマグネティックスターラーにより１００ｒｐｍで撹拌しながら、０．００９質量％シュウ酸水溶液７．５部を３０秒かけて滴下した。そのまま撹拌しながら３０分間保持し、分散液（１）を１３７．３部（固形分：３．４部、液相分：１３３．９部）得た。
次に、圧力槽に分散液（１）を１３７．３部投入した後、８５ｒｐｍで撹拌しながら高圧ポンプを用いてＣＯ_２を注入し圧力槽を１５０℃／２０ＭＰａまで昇温昇圧しＣＯ_２を超臨界状態とした。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、６０分かけて液相を１３３部除去した。
次に、液相を除去した後に残った固相に、エントレーナーポンプを用いてイソブチルトリメトキシシラン３．４部とメタノール３．４部との混合物を５分かけて添加し、８５ｒｐｍで撹拌しながら１５０℃／２０ＭＰａのまま３０分間保持した。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、３０分かけて液相を６．５部除去した。３０分かけて大気圧まで減圧し、粉を４．６部回収した。
次に、ＳＵＳ容器に粉を４．０部計量し、酸素濃度（体積％）を２０％に設定した電気炉で３１５℃、６０分間の加熱処理を行い、３０℃になるまで放冷し、得られた粉を目開き４５μｍの振動篩で篩分し粗大粒子を除去し、平均一次粒径８０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積３５０ｍ^２/ｇの酸化チタンエアロゲル粒子ＴＯＡＧ１を得た。

（シリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ１
反応容器にメタノール１１５．４部とテトラメトキシシラン７．２部を仕込み混合した。さらにテトラブトキシチタン７．２部を仕込み混合した。混合液をマグネティックスターラーで１００ｒｐｍで撹拌しながら、０．００９質量％シュウ酸水溶液７．５部を３０秒かけて滴下した。そのまま撹拌しながら３０分間保持し、第一の分散液（Ｉ－１）を１３７．２部（固形分：４．５部、液相分：１３２．７部）得た。
次に、圧力槽に第一の分散液（Ｉ－１）を１３７．２部投入し、８５ｒｐｍで撹拌しながら高圧ポンプを用いてＣＯ_２を注入し圧力槽を１５０℃／２０ＭＰａまで昇温昇圧しＣＯ_２を超臨界状態とした。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、６０分かけて液相を１３２．０部除去した。
次に、液相を除去した後に残った固相に、エントレーナーポンプを用いてイソブチルトリメトキシシラン４．５部とメタノール４．５部との混合物を５分かけて添加し、８５ｒｐｍで撹拌しながら１５０℃／２０ＭＰａのまま３０分間保持した。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、３０分かけて液相を８．２部除去した。３０分かけて大気圧まで減圧し、粉を６．０部回収した。
次に、ＳＵＳ容器に粉を４．０部計量し、ホットプレートに設置した。３８０℃まで昇温し、６０分間保持した後、３０℃になるまで放冷し、得られた粉を目開き４５μｍの振動篩で篩分し粗大粒子を除去し、平均一次粒径３０ｎｍ、ＢＥＴ比表面積６８０ｍ^２/ｇのシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ１を３．５部回収した。
このシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ１は、ケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉの値が３．１である母粒子と、母粒子の表面に存在する、イソブチルトリメトキシシランを含む表面層と、を有する粒子であった。

（シリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ２）
反応容器にメタノール１１５．４部とテトラメトキシシラン７．２部を仕込み混合した。さらにテトラブトキシチタン７．２部を仕込み混合した。混合液をマグネティックスターラーで、１００ｒｐｍで撹拌しながら、０．００９質量％シュウ酸水溶液７．５部を３０秒かけて滴下した。そのまま撹拌しながら３０分間保持し、第一の分散液（Ｉ－１）を１３７．２部（固形分：４．５部、液相分：１３２．７部）得た。
次に、反応容器に第一の分散液（Ｉ－１）を１３７．２部仕込み、マグネティックスターラーで、１００ｒｐｍで撹拌しながら、テトラブトキシチタン１．５部とブタノール４．５部との混合液を１０分かけて滴下した。そのまま撹拌しながら３０分間保持し、第二の分散液（ＩＩ－１）を１４３．２部（固形分：５．０部、液相分：１３８．２部）得た。
次に、圧力槽に第二の分散液（ＩＩ－１）を１４３．２部投入し、８５ｒｐｍで撹拌しながら高圧ポンプを用いてＣＯ_２を注入し圧力槽を１５０℃／２０ＭＰａまで昇温昇圧しＣＯ_２を超臨界状態とした。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、６０分かけて液相を１３８部除去した。
次に、液相を除去した後に残った固相に、エントレーナーポンプを用いてイソブチルトリメトキシシラン４．５部とメタノール４．５部との混合物を５分かけて添加し、８５ｒｐｍで撹拌しながら１５０℃／２０ＭＰａのまま３０分間保持した。そのまま撹拌しながら超臨界ＣＯ_２を流入及び流出させ、３０分かけて液相を７．０部除去した。３０分かけて大気圧まで減圧し、粉を７．２部回収した。
次に、ＳＵＳ容器に粉を４．０部計量し、ホットプレートに設置した。４５０℃まで昇温し、６０分間保持した後、３０℃になるまで放冷し、得られた粉を目開き４５μｍの振動篩で篩分し粗大粒子を除去し、平均一次粒径３５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積４８０ｍ^２/ｇのシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ２を３．５部回収した。
このシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ２は、ケイ素とチタンとの元素比Ｓｉ／Ｔｉの値が３．１である母粒子と、母粒子の表面に存在するチタニア層（中間層）と、チタニア層の表面に存在する、イソブチルトリメトキシシランを含む表面層と、を有する粒子であった。

以上作製した光触媒粒子について、下記特性を既述の方法に従って測定した。そして光触媒粒子について、表１に一覧にして示す。
・可視吸収スペクトル特性（表中「Ｖｉｓｉ特性」と表記：波長３５０ｎｍの吸光度を１にとしたとき、波長４５０ｎｍの吸光度、波長５００ｎｍの吸光度、波長５５０ｎｍの吸光度、波長６００ｎｍの吸光度及び波長７００ｎｍ吸光度）、
・赤外吸収スペクトル特性（表中「ＩＲ特性」と表記：波数２７００ｃｍ^－１以上３０００ｃｍ^－１以下の範囲の吸収ピークの有無、及びその吸収ピークの波数）
・平均一次粒径（表中「粒径ＤＣ」と表記）

＜実施例Ａ１＞
光触媒粒子としてメタチタン酸粒子ＭＴＡ１：１００部をエタノール５０部に濡らした後、イオン交換水８５０部を加えて混合し、更にポリビニルアルコール３部、エチレングリコールジグリシジルエーテル０．０３部を加え、超音波分散機で分散した。このメタチタン酸粒子スラリー４５部に、広葉樹パルプ（日本製紙（株）製）１０部を含浸させた後、混練機で２０分間混練し、造粒機で押出し造粒した後、整粒を行った。得られた造粒体を１２０℃に加熱して乾燥を行った。それにより、メタチタン酸粒子３０質量％を担持させた広葉樹パルプ紙（平均繊維径２０μｍ、平均繊維長さ１ｍｍ、親水性）からなる光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ２＞
含浸させるメタチタン酸スラリーを８５部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ３＞
含浸させるメタチタン酸スラリーを４部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ４＞
メタチタン酸粒子をＭＴＡ２とし、含浸させるメタチタン酸スラリーを５０部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ５＞
メタチタン酸粒子をＭＴＡ３とし、含浸させるメタチタン酸スラリーを４７部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ６＞
メタチタン酸粒子を酸化チタン粒子ＴＯ１とし、含浸させる酸化チタンスラリーを４７部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ７＞
メタチタン酸粒子を酸化チタン粒子ＴＯ２とし、含浸させる酸化チタンスラリーを１２５部に調整した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ａ８＞
メタチタン酸粒子を酸化チタン粒子ＴＯ３とし、含浸させる酸化チタンスラリーを４５部に調整 した以外は、実施例Ａ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ｂ１＞
広葉樹パルプ（日本製紙（株）製）１００部、ポリビニルアルコール４．５％水溶液１６０部、エチレングリコールジグリシジルエーテル０．０９部を加え、超音波分散機で分散した後、混練機で２０分間混練し、造粒機で押出し造粒した後、整粒を行い粒径４ｍｍの多孔質粒子を得た。この多孔質粒子を充填層装置に充填し、あらかじめメタチタン酸粒子ＭＴＡ１をエタノールに分散させた５％溶液を３０分間通液循環させ、多孔質粒子内へ光触媒粒子を担持させ、６０℃に加熱して乾燥して光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ｂ２＞
メタチタン酸粒子を酸化チタンエアロゲル粒子ＴＯＡＧ１とした以外は、実施例Ｂ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ｂ３＞
メタチタン酸粒子をシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ１とした以外は、実施例Ｂ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜実施例Ｂ４＞
メタチタン酸粒子をシリカチタニア複合エアロゲル粒子ＳＴＡＧ２とした以外は、実施例Ｂ１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜比較例１＞
市販の酸化チタン粒子（商品名「ＳＴ－０１（石原産業株式会社製）、平均粒径０．０１２μｍ、可視光による光触媒機能を有さない触媒粒子）を使用した以外は、実施例１と同様にして、光触媒担持多孔質粒子を作製した。
＜比較例２＞
酸化チタンに銅を担持した可視光応答光触媒粒子（商品名ルミレッシュ、昭和電工セラミック社製）とした以外は実施例１と同様にして光触媒担持多孔質粒子を作製した。

＜評価＞
（特性評価）
得られた光触媒担持多孔質粒子について、下記特性について既述の方法に従って測定した。
・光触媒担持多孔質粒子に対する光触媒粒子の担持量（質量％）
・光触媒担持多孔質粒子の可視光透過率（％）
・光触媒担持多孔質粒子のＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）

（水質浄化評価）
図８に示す水質浄化装置は、貯留槽１（容器の一例）と、水平方向に傾斜して配置され、水質浄化部材７が配置される支持体６と、支持体６に配置された光触媒担持多孔質粒子充填シートに可視光を照射するＬＥＤ照明２（光照射装置の一例）と、貯留槽１に貯留される培養液を循環する循環装置８と、を備えている。
循環装置８は、貯留槽７に貯留された培養液を移送する移送管４と、移送管の経路途中に配置された移送ポンプ５と、移送管４から移送した培養液を支持体６の一端に滴下する滴下ノズル３と、を備えている。
図８に示す水質浄化装置では、支持体６に光触媒担持多孔質粒子充填シート７を配置し、ＬＥＤ照明２により可視光を光触媒担持多孔質粒子充填シート７に照射した状態で、支持体６の一端に培養液を滴下し、光触媒担持多孔質粒子充填シート７を通じて、貯留槽１に培養液を供給する。そして、貯留槽１に貯留された培養液を、移送ポンプ５により移送管４を通じて移送し、再び、滴下ノズル３から支持体の一端に培養液を滴下する。
このように、図８に示す水質浄化装置では、光触媒担持多孔質粒子充填シート７により培養液を浄化しつつ、循環させる。

そして、図８に示す構成の評価装置を用いて、次の通り、水質浄化性能を評価した。なお、符号は省略して説明する。
１）幅０．２３ｍ×長さ０．３ｍの大きさに調整した光触媒担持多孔質粒子充填シートを支持体上に設置した。なお、光触媒担持多孔質粒子充填シートは、メッシュ袋に光触媒担持多孔質粒子を充填したシートである。そして、粒子の充填量を調整して、シートの体積（つまり、粒子の体積）を表２に示す体積とした。
２）培養液として大塚ハウス５号の粉体０.５ｇを１０Ｌの水に溶解し、培養液の養分として鉄濃度を２．８５ｐｐｍに調整した後、一定量の培養液を貯留槽に入れ、１００ｍｌのトマト萎凋病菌胞子懸濁液（６．２×１０^６ｃｆｕ/ｍｌ）を添加し混合した。
３）貯留槽内の培養液を一定の供給量となるように移送ポンプの出力を調整し、滴下ノズルより支持体上の光触媒担持多孔質粒子充填シート全体に均一に流れるように滴下ノズルの向きを調整した。
４）ＬＥＤ照明Ｚ－８０ＰＲＯ２－ＥＩＺＯ（ＥＩＺＯ社製）の照度を光触媒担持多孔質粒子充填シート表面で２０，０００ルクスとなるように調整し、移送ポンプを稼動して培養液を光触媒担持多孔質粒子充填シート表面に滴下して培養液中のトマト萎凋病菌の殺菌テストを開始した。
５）培養液の移送開始前と移送後２４時間で貯留槽より５ｍｌの培養液をサンプリングし、培養液中の生存菌数を測定し水質浄化性能を評価した。また培養液中の鉄濃度をイオンクロマトグラフで測定し養分の不溶化性能を評価した。

なお、各評価は、表２～表３に示す下記条件で実施した。
・光触媒担持多孔質粒子充填シート（つまり粒子）の体積（ｍ^３）
・貯留槽に保持される中培養液の体積（単位Ｌ）
・光触媒担持多孔質粒子に供給する培養液の単位時間あたりの供給量（単位Ｌ/ｍｉｎ）（表中「培養液の供給量」と表記）
・光触媒担持多孔質粒子に供給する培養液の単位時間あたりの供給量と、光触媒担持多孔質粒子の体積と、から計算される、光触媒担持多孔質粒子に流れる計算上の培養液の流速（単位Ｌ/ｍｉｎ/ｍ^３）（表中「培養液の流速」と表記）
・光触媒担持多孔質粒子中の光触媒粒子の担持量ＳＡ（Ｋｇ）と、貯留槽に保持される培養液の体積Ｖと、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）（表中「ＳＡ／Ｖｏｌ」と表記）
・光触媒担持多孔質粒子の総表面積Ｓ（ｍ^２）と、貯留槽に保持される培養液の体積（Ｌ）と、の比（光触媒担持多孔質粒子の総表面積／培養液の体積）（表中「Ｓ／Ｖｏｌ」と表記）

なお、貯留槽に保持される培養液の体積は、容器に保持される培養液の体積に相当する。
光触媒担持多孔質粒子に供給する培養液の単位時間あたりの供給量は、容器に供給する培養液の単位時間あたりの供給量に相当する。

－水質浄化性能評価－
培養液の生存菌数は以下の希釈平板法により測定した。
採取した培養液サンプル０．１ｍｌを試験管に分取し、９．９ｍｌの滅菌水を加えて振盪し、１０倍の希釈液を作製した。同様にこの希釈液から１００倍の希釈液を作製し、さらに１００倍の希釈液から１０００倍の希釈液を作製した。次に、この１０００倍の希釈液から１ｍｌを分取し、直径９ｃｍの滅菌シャーレに入れ、固形化直前の温度にまで冷やした寒天培地を注ぎ入れ、混合した後、固まるまで放置し、その後３５℃に保った保温室で４８時間の培養を行った。このように作製したサンプルの生存菌数をカウントし、１０００倍した値を生存菌数とした。
水質浄化性能は、培養液移送開始前サンプルの生存菌数をＦ１、移送２４時間後サンプルの生存菌数をＦ２として、水質浄化性能Ｆ=－ＬＯＧ（Ｆ２／Ｆ１）×１０として、下記評価基準で評価した。
Ａ：１０≦Ｆ
Ｂ：５≦Ｆ＜１０
Ｃ：３≦Ｆ＜７
Ｄ：１≦Ｆ＜３
Ｅ：Ｆ＜１

－培養液の養分不活性化性能－
培養液中の鉄濃度をイオンクロマトグラフで測定した。
培養液の移送開始前サンプルの鉄濃度をＤ１、移送２４時間後サンプルの鉄濃度をＤ２として、養分不活性化性能Ｄ=Ｄ２/Ｄ１として、下記評価基準で評価した。
Ａ：０．９≦Ｄ
Ｂ：０．８≦Ｄ＜０．９
Ｃ：０．６≦Ｄ＜０．８
Ｄ：０．４≦Ｄ＜０．６
Ｅ：Ｄ＜０．４

上記結果から、本実施例の光触媒担持多孔質粒子は、比較例の光触媒担持多孔質粒子に比べ、培養液中の培養成分の不活性化を抑制しつつ、効率のよい培養液の殺菌浄化を実現することがわかる。
また、それにより、本実施例の光触媒担持多孔質粒子は、比較例の光触媒担持多孔質粒子に比べ、水系媒体中の有機物又はイオンの不溶化を抑制しつつ、効率のよい水系媒体の殺菌浄化を実現することもわかる。
そして、本実施例の光触媒担持多孔質粒子は、水質浄化粒子、又は水耕栽培用培地粒子として適することがわかる。

１２ 植物
１４ 培養液
２０ 容器
３０ 培地部材
３２ 水耕栽培用培地粒子
３４ 収容部
４０ 水質浄化粒子
５０ 循環装置
５２ 貯留槽
５４ 供給管
５６ 排出管
６０ 光照射装置
６２ 光源
１０１ 水耕栽培装置

Claims (22)

1. 多孔質粒子と、
   前記多孔質粒子に担持され、金属原子及び前記金属原子に直接結合した炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、かつ可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍに吸収を持ち、赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持ち、可視光領域における光触媒能を発現するチタン系化合物粒子からなり、前記チタン系化合物粒子が、酸化チタンエアロゲル粒子、及びシリカチタニア複合エアロゲル粒子の少なくとも一方である光触媒粒子と、
   を有する水質浄化粒子。
2. 前記水質浄化粒子に対する光触媒粒子の担持量が、１質量％以上６０質量％以下である請求項１に記載の水質浄化粒子。
3. 前記水質浄化粒子に対する光触媒粒子の担持量が、５質量％以上５０質量％以下である請求項２に記載の水質浄化粒子。
4. 前記水質浄化粒子の可視光透過率が、１％以上８０％以下である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
5. 前記水質浄化粒子の可視光透過率が、１０％以上３０％以下である請求項４に記載の水質浄化粒子。
6. 前記水質浄化粒子のＢＥＴ比表面積が、１ｍ^２／ｇ以上３００ｍ^２／ｇ以下である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
7. 前記水質浄化粒子のＢＥＴ比表面積が、１０ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下である請求項６に記載の水質浄化粒子。
8. 前記水質浄化粒子の平均粒径が、平均粒径１ｍｍ以上である請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の水質浄化粒子。
9. 植物の養分を含む培養液を保持する容器と、
   植物を生育するための培地部材と、
   前記培養液に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される水質浄化粒子であって、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の水質浄化粒子と、
   を備える水耕栽培装置。
10. 前記水質浄化粒子中の光触媒粒子の担持量（ｋｇ）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）が、０．０４×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上３００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下である請求項９に記載の水耕栽培装置。
11. 前記水質浄化粒子中の光触媒粒子の担持量（ｋｇ）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（光触媒粒子の担持量／培養液の体積）が、０．０８×１０^－３ｋｇ／Ｌ以上２００×１０^－３ｋｇ／Ｌ以下である請求項１０に記載の水耕栽培装置。
12. 前記水質浄化粒子の総表面積（ｍ^２）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（水質浄化粒子の総表面積／培養液の体積）が、０．４ｍ^２／Ｌ以上１４００００ｍ^２／Ｌ以下である請求項９～請求項１１のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
13. 前記水質浄化粒子の総表面積（ｍ^２）と、前記容器に保持される前記培養液の体積（Ｌ）と、の比（水質浄化粒子の総表面積／培養液の体積）が、８ｍ^２／Ｌ以上７００００ｍ^２／Ｌ以下である請求項１２に記載の水耕栽培装置。
14. 前記容器に保持される前記培養液を循環する循環装置を備える請求項９～請求項１３のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
15. 前記循環装置により前記容器に供給する前記培養液の単位時間あたりの供給量(Ｌ／ｍｉｎ）と、前記水質浄化粒子の体積（ｍ^３）と、から計算される、前記水質浄化粒子に流れる計算上の培養液の流速が、９Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以上３００００Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以下である請求項１４に記載の水耕栽培装置。
16. 前記循環装置により前記容器に供給する前記培養液の単位時間あたりの供給量(Ｌ／ｍｉｎ）と、前記水質浄化粒子の体積（ｍ^３）と、から計算される、前記水質浄化粒子に流れる計算上の培養液の流速が、２５Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以上５５００Ｌ／ｍｉｍ／ｍ^３以下である請求項１５に記載の水耕栽培装置。
17. 前記水質浄化粒子は、前記容器内であって、前記水質浄化粒子の全部または一部が、前記容器の深さ方向から見て、前記培地部材と重ならない位置に配置されている請求項９～請求項１６のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
18. 前記水質浄化粒子は、前記容器内であって、前記水質浄化粒子の全部または一部が、前記容器の深さ方向から見て、前記培地部材と重なる位置に配置されており、
    かつ前記培地部材が可視光透過性を有し、前記培地部材の可視光透過率が３０％以上である請求項９～請求項１６のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
19. 少なくとも水質浄化粒子に可視光を照射する光照射装置を備える請求項９～請求項１８のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
20. 多孔質粒子と、
    前記多孔質粒子に担持され、金属原子及び前記金属原子に直接結合した炭化水素基を有する金属化合物が酸素原子を介して表面に結合し、かつ可視吸収スペクトルにおける波長５００ｎｍに吸収を持ち、赤外吸収スペクトルにおける２７００ｃｍ^－１～３０００ｃｍ^－１に吸収ピークを持ち、可視光領域における光触媒能を発現するチタン系化合物粒子からなり、前記チタン系化合物粒子が、酸化チタンエアロゲル粒子、及びシリカチタニア複合エアロゲル粒子の少なくとも一方である光触媒粒子からなる光触媒粒子と、
    を有する水耕栽培用培地粒子。
21. 植物の養分を含む培養液を保持する容器と、
    植物を育苗するための培養液を保持する容器と、
    前記培養液に接し、かつ可視光に曝される位置に配置され、植物を生育するための培地部材であって、請求項２０に記載の水耕栽培用培地粒子を有する培地部材と、
    を備える水耕栽培装置。
22. 水系媒体を保持する容器と、
    前記水系媒体に接し、かつ可視光に曝される位置に配置される水質浄化粒子であって、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の水質浄化粒子と、
    を備える水質浄化装置。

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