JPH07265714A

JPH07265714A - 光触媒層を形成する担持方法

Info

Publication number: JPH07265714A
Application number: JP6060878A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 健司加藤; Masanobu Fujimoto; 正信藤本; Toshio Utagawa; 敏男歌川
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-17
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP3693363B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基材表面に光触媒活性を損なうことなく、耐
久性があり、かつ作業性良く光触媒層を形成することが
できる担持方法を提供することを目的とする。【構成】二酸化チタン粒子２は、略Φ１０〜３０ｎｍ
の１次粒子３が凝集した構成をしており、二酸化チタン
粒子２はアナターゼ化するため５００〜８００℃で焼成
している。そして、二酸化チタン粒子２の外縁に位置す
る１次粒子３に、ＰＶＤ法によって略Φ１０〜２０ｎｍ
のフッ素樹脂微粒子４を気相被覆し融着し、光触媒体１
とする。また、光触媒層５を形成する担持方法は、基材
６にフッ素樹脂微粒子４と親和性の良いプライマー層７
を塗装し、プライマー層７の表面に光触媒体１を分散
し、光触媒体１を構成しているフッ素樹脂微粒子４をバ
インダとし、加熱により担持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚れ付着物質、有害物
質等を分解、浄化、無害化、あるいは殺菌する光触媒層
を形成する担持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光触媒体の使用、応用範囲が拡大
するにつれ、光触媒体があらゆる基材表面に、光触媒活
性を損なうことなく、耐久性をもたせ、かつ作業性よく
光触媒層を形成する担持方法が求められている。

【０００３】従来、この種の光触媒層を形成する担持方
法は、光触媒活性を持つ二酸化チタン粒子を光触媒体と
して用い、水ガラス等の無機系バインダを基材表面に塗
布し、更にその上に、光触媒活性を持つ二酸化チタン粒
子を吹き付け等で表面コーティング後、乾燥、あるいは
焼結等により担持する方法が一般的であった。

【０００４】上記構成において、光触媒活性を持つ二酸
化チタン粒子は無機系バインダを介して基材表面に接
着、コーティングされる。汚れ成分である有機物が二酸
化チタン表面に付着した際、近紫外光を照射すると、光
触媒活性を持つ二酸化チタンが励起され、汚れ成分であ
る有機物を分解、浄化することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光触
媒層を形成する担持方法では、無機系バインダとして水
ガラスを用いた場合、水をはじき易いような塗装面、材
料に対しては、相手材料とのなじみ性などにより事実上
使用できないという問題があった。また、吹き付け工程
が、無機系バインダの吹き付け後に二酸化チタン粒子を
吹き付ける２段工程の作業になるとともに、十分な注意
を払っても、二酸化チタン粒子の吹き付け作業時に、無
機系バインダの中に、光触媒活性を持つ二酸化チタン粒
子が埋没し、その部分の光触媒活性が損なわれるという
問題があった。更に無機系バインダのかわりに、有機系
のバインダを用いた場合も、二酸化チタン粒子の吹き付
け作業時に、有機系バインダの中に、光触媒活性を持つ
二酸化チタン粒子が埋没し、光触媒活性が損なわれると
共に、近紫外光を照射した光触媒活性時に、有機系のバ
インダが分解し、バインダとしての役目をなさなくなる
という問題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、光触
媒活性が損なわれることなく、近紫外光を照射した光触
媒活性時に、バインダが分解しない、可塑性を持つ光触
媒層を形成することができる担持方法を提供することを
第１の目的とする。

【０００７】第２の目的は、担持した時に、強度の大き
い光触媒層を形成することができる担持方法を提供する
ことにある。

【０００８】第３の目的は、光触媒活性が損なわれるこ
とがなく、耐久性の良い光触媒層を形成することができ
る担持方法を提供することにある。

【０００９】第４の目的は、基材との密着性が良い、プ
ライマーの不要な強度の大きい光触媒層を形成すること
ができる担持方法を提供することにある。

【００１０】第５の目的は、光触媒活性が損なわれるこ
とがなく、低い加熱温度で強度の大きい光触媒層を形成
することができる担持方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光触媒層を形成
する担持方法は上記した第１の目的を達成するために、
第１の手段は、光触媒粒子の表面にフッ素樹脂微粒子を
融着させてなる光触媒体を、基材に塗布し、加熱し、光
触媒層を形成し担持する構成とする。

【００１２】また、第２の目的を達成するための第２の
手段は、ウィスカーの表面にフッ素樹脂微粒子を融着さ
せてなる補強材を、光触媒粒子の表面にフッ素樹脂微粒
子を融着させてなる光触媒体と共に、基材に塗布し、加
熱し、光触媒層を形成し担持する構成とする。

【００１３】また、第３の目的を達成するための第３の
手段は、光触媒粒子の表面にガラス微粒子を融着させる
構成とする。

【００１４】また、第４の目的を達成するための第４の
手段は、光触媒粒子の表面に金属微粒子を融着させる構
成とする。

【００１５】また、第５の目的を達成するための第５の
手段は、光触媒粒子の表面に四塩化チタンを化学修飾さ
せる構成とする。

【００１６】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、光
触媒粒子の表面が、バインダとなるフッ素樹脂で覆われ
ないので、光触媒活性を損なうことなく、近紫外光を照
射した光触媒活性時に、バインダの分解がなく、可塑性
を持つ光触媒層を形成することができる。

【００１７】また、第２の手段の構成により、ウィスカ
ーに融着したフッ素樹脂微粒子と基材とが融着し、さら
に光触媒粒子に融着したフッ素樹脂微粒子がウィスカー
と融着するために、強度の大きい光触媒層を形成するこ
とができる。

【００１８】また、第３の手段の構成により、バインダ
となるガラス微粒子自体が透明で、近紫外光を透過させ
易く、また、近紫外光の照射によるバインダの分解がな
く、耐薬品性も良いため、光触媒活性が損なわれない、
耐久性の良い光触媒層を形成することができる。

【００１９】また、第４の手段の構成により、バインダ
となる金属微粒子と、担持する基材の金属との親和性が
良いため、基材との密着性が良く、プライマー塗装をし
なくてもよい光触媒層を形成することができる。

【００２０】また、第５の手段の構成により、バインダ
となる四塩化チタンが、光触媒層の形成時に、低い加熱
温度で光触媒活性を有する二酸化チタンに変成するた
め、光触媒活性が損なわれてしまうことがなく、低い加
熱温度で強度の大きい光触媒層を形成することができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１お
よび図２を参照しながら説明する。

【００２２】図に示すように、光触媒体１は、二酸化チ
タン粒子２の表面に、フッ素樹脂微粒子４を融着した構
成としている。二酸化チタン粒子２は、略Φ１０〜３０
ｎｍの１次粒子３が凝集した構成をしており、二酸化チ
タン粒子２はアナターゼ化するため５００〜８００℃で
焼成している。そして、二酸化チタン粒子２の外縁に位
置する１次粒子３に、ＰＶＤ法によって略Φ１０〜２０
ｎｍのフッ素樹脂微粒子４を気相被覆し融着している。
また、基材６にフッ素樹脂微粒子４と親和性の良いプラ
イマー層７を塗装し、プライマー層７の表面に光触媒体
１を分散し、フッ素樹脂微粒子４をバインダとし、加熱
により担持して光触媒層５を形成している。

【００２３】上記構成により、二酸化チタン粒子２は、
表面の大部分がフッ素樹脂微粒子４で覆われないため、
近紫外光を照射した時に、光触媒活性の低下が少ない。
また、二酸化チタン粒子２は、５００〜８００℃で焼成
しているため、充分な強度を持っている。そして、フッ
素樹脂微粒子４は、可塑性が有り、近紫外光を照射した
光触媒活性時に分解しないため、光触媒層５は、密着性
が良く、充分な強度を持つことができる。

【００２４】このように本発明の第１実施例の光触媒層
を形成する担持方法によれば、近紫外光を照射した時
に、光触媒活性の低下が少なく、バインダが分解しな
い、可塑性のある、充分な強度を持った光触媒層を形成
することができる。

【００２５】なお、加熱時に圧力を加えてもよく（例え
ばホットプレス法など）、その作用効果に差異は生じな
い。

【００２６】なお、光触媒粒子として、アナターゼ化し
た二酸化チタン粒子２で説明したが、含水酸化チタンや
ルチル化した二酸化チタン粒子２でもよく、また表面
に、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタ
ル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジ
ウム、酸化鉄、酸化錫、酸化マンガン、酸化ニッケル、
酸化ルテニウム等の触媒金属を担時した二酸化チタン粒
子２でもよく、また、ニオブ、タンタル、タングステ
ン、アンチモン、ジルコニウム、クロム、バナジウム、
モリブデン等のドナー原子を二酸化チタン粒子２にドー
プしてもよく、また、二酸化チタン粒子２の一部、また
は全部を硫化処理してもよく、さらに、二酸化チタン粒
子２の代わりに、チタン酸ストロンチウム、酸化ビスマ
ス、チタン酸ビスマス、硫化カドミウム、硫化モリブデ
ン、酸化ジルコニウム、硫化ジルコニウム、アルカリ土
類金属とジルコニウムの複合酸化物、酸化ハフニウム、
硫化ハフニウム、アルカリ土類金属とハフニウムの複合
酸化物、酸化タンタル、硫化タンタル、アルカリ土類金
属とタンタルの複合酸化物、酸化ニオビウム、硫化ニオ
ビウム、アルカリ土類金属とニオビウムの複合酸化物、
酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、アモルファスシリコン、ガ
リウム砒素、酸化タングステン、リン化インジウム、イ
ンジウム鉛の各粒子でもよく、その作用効果に差異は生
じない。

【００２７】つぎに本発明の第２実施例について図３お
よび図４を参照しながら説明する。なお第１実施例と同
一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００２８】図に示すように、補強材８は、チタン酸カ
リウムウィスカー９の表面に、ＰＶＤ法によって略Φ１
０〜２０ｎｍのフッ素樹脂微粒子４を気相被覆し融着し
ている。また、プライマー層７の表面に光触媒体１と補
強材８を分散し、フッ素樹脂微粒子４をバインダとし、
加熱により担持して光触媒層５を形成している。

【００２９】上記構成により、補強材８を添加すること
により、光触媒層５に均一に補強材８が分散され、チタ
ン酸カリウムウィスカー９に融着したフッ素樹脂微粒子
４と基材６とが融着し、さらに二酸化チタン粒子２に融
着したフッ素樹脂微粒子４がチタン酸カリウムウィスカ
ー９と融着するために、光触媒層５の強度を増強するこ
とができる。

【００３０】このように本発明の第２実施例の光触媒層
を形成する担持方法によれば、触媒層の強度を増強する
ことができる。

【００３１】なお、ウィスカーとして、チタン酸カリウ
ムウィスカーで説明したが、針状酸化チタン、酸化亜鉛
ウィスカー、炭化珪素ウィスカー、窒化珪素ウィスカー
でもよく、その作用効果に差異は生じない。

【００３２】つぎに本発明の第３実施例について図５を
参照しながら説明する。なお第１実施例と同一箇所には
同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３３】図に示すように、光触媒体１は、光触媒活
性を持つ二酸化チタン粒子２の表面に、ガラス微粒子１
０を融着した構成としている。そして、二酸化チタン粒
子２の外縁に位置する１次粒子３に、ＰＶＤ法によって
略Φ１０〜２０ｎｍのガラス微粒子１０を気相被覆し融
着している。また、基材６にガラス微粒子１０と親和性
の良い無機プライマー層１１を塗装し、無機プライマー
層１１の表面に光触媒体１を分散し、ガラス微粒子１０
をバインダとし、加熱により担持して光触媒層５を形成
している。

【００３４】上記構成により、ガラス微粒子１０は、近
紫外光を透過させるため、光触媒活性の低下がほとんど
ない。また、ガラス微粒子１０は、近紫外光を照射した
光触媒活性時に分解せず、ガラス自体の耐薬品性も良い
ため、光触媒層５は、光触媒活性の低下がなく、耐久性
を良くすることができる。

【００３５】このように本発明の第３実施例の光触媒層
を形成する担持方法によれば、近紫外光を照射した時
に、光触媒活性の低下がなく、耐久性の良い光触媒層を
形成することができる。

【００３６】つぎに本発明の第４実施例について図６を
参照しながら説明する。なお第１実施例と同一箇所には
同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３７】図に示すように、光触媒体１は、光触媒活
性を持つ二酸化チタン粒子２の表面に、金属微粒子１２
を融着した構成としている。そして、二酸化チタン粒子
２の外縁に位置する１次粒子３に、ＰＶＤ法によって略
Φ１０〜２０ｎｍの金属微粒子１２を気相被覆し融着し
ている。また、金属微粒子１２は、基材６を構成してい
る金属と親和性の良い、５００℃以下の融点を持つ金属
である。そして、基材６表面に光触媒体１を分散し、金
属微粒子１２をバインダとし、加熱により担持して光触
媒層５を形成している。

【００３８】上記構成により、金属微粒子１２は、基材
６と親和性が良いため、プライマーを塗装しなくても、
基材６との密着性が大きく、充分な強度を持つ光触媒層
５を形成することができる。

【００３９】このように本発明の第４実施例の光触媒層
を形成する担持方法によれば、プライマーを塗装しなく
ても、基材との密着性が大きく、充分な強度を持つ光触
媒層を形成することができる。

【００４０】つぎに本発明の第５実施例について、図７
および図８を参照しながら説明する。なお第１実施例と
同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００４１】図に示すように、光触媒体１は、光触媒活
性を持つ二酸化チタン粒子２の表面に、四塩化チタン１
４を化学修飾させた構成としている。二酸化チタン粒子
２は、略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子３が凝集した構成
をしており、サンドミルを用いて、有機溶媒Ａ中で略Φ
１００ｎｍ以下に分散する。二酸化チタン粒子２を分散
後、四塩化チタン溶液を添加し、オートクレーブ内で１
７０〜２００℃に加温し、二酸化チタン粒子２の表面の
ＯＨ基の一部、または全部と反応させ、四塩化チタン１
４で化学修飾する。そして、有機溶媒Ａを、フィルター
プレスを用いて、有機溶媒Ａより沸点の低い有機溶媒Ｂ
に置換する。また、基材６に、二酸化チタンと親和性の
良いプライマー層１３を塗装し、プライマー層１３の表
面に、二酸化チタン粒子２を分散した有機溶媒Ｂを塗装
し、これを加熱乾燥させ、水蒸気雰囲気で１７０〜２０
０℃に加熱し、二酸化チタン粒子２の表面に化学修飾さ
れた四塩化チタン１４と、さらに隣接する二酸化チタン
粒子２の表面に化学修飾された四塩化チタン１４とを加
水分解反応させて担持し、光触媒層５を形成している。

【００４２】上記構成により、光触媒層５は、プライマ
ー層１３より表面が全て二酸化チタン成分で構成されて
いるため、近紫外光を照射した時に、光触媒活性の低下
がない。また、有機溶媒が乾燥する２００℃以下の低い
加熱温度で光触媒層５を形成し担持することができる。

【００４３】なお、フィルタープレスのかわりに、デカ
ンター、カラムを用いてもよく、その作用効果に差異は
生じない。

【００４４】このように本発明の第５実施例の光触媒層
を形成する担持方法によれば、近紫外光を照射した時
に、光触媒活性の低下がなく、２００℃以下の低い加熱
温度で光触媒層を形成することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、近紫外光を照射した時に、チタン粒子の表
面の大部分はフッ素樹脂微粒子で覆われていないため、
光触媒活性の低下が少なく、また、二酸化チタン粒子
は、焼成しているため、充分な強度を持ち、さらに、フ
ッ素樹脂微粒子は、可塑性が有り、近紫外光を照射した
光触媒活性時には分解しない光触媒層を形成できる担持
方法が提供できる。

【００４６】また、補強材を添加するため、強度を増強
させた光触媒層を形成することができる担持方法が提供
できる。

【００４７】また、ガラス微粒子は、近紫外光を透過さ
せるため、光触媒活性の低下がほとんどなく、光触媒活
性時に分解しない耐久性の良い光触媒層を形成すること
ができる担持方法が提供できる。

【００４８】また、金属微粒子は、金属製の基材と親和
性が良いため、プライマーを塗装しなくても、基材との
密着性が大きく、充分な強度を持つ光触媒層を形成する
ことができる担持方法が提供できる。

【００４９】また、光触媒層は、プライマー層の表面よ
り、全て光触媒活性を持つ二酸化チタン成分で構成され
ているため、近紫外光を照射した時に、光触媒活性の低
下がなく、また、有機溶媒が乾燥する２００℃以下でも
光触媒層を形成することができる担持方法が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光触媒層の断面図

【図２】本発明の第１実施例の光触媒体の断面図

【図３】本発明の第２実施例の光触媒層の断面図

【図４】本発明の第２実施例の補強材の断面図

【図５】本発明の第３実施例の光触媒層の断面図

【図６】本発明の第４実施例の光触媒層の断面図

【図７】本発明の第５実施例の光触媒層の断面図

【図８】本発明の第５実施例の光触媒体の断面図

【符号の説明】

１光触媒体２二酸化チタン粒子４フッ素樹脂微粒子５光触媒層６基材８補強材９チタン酸カリウムウィスカー１０ガラス微粒子１２金属微粒子１４四塩化チタン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒粒子の表面にフッ素樹脂微粒子を融
着させてなる光触媒体を、基材に塗布し、加熱し、光触
媒層を形成する担持方法。
【請求項２】ウィスカーの表面にフッ素樹脂微粒子を融
着させてなる補強材を、光触媒粒子の表面にフッ素樹脂
微粒子を融着させてなる光触媒体と共に、基材に塗布
し、加熱し、光触媒層を形成する担持方法。
【請求項３】光触媒粒子の表面にガラス微粒子を融着さ
せてなる請求項１または２記載の光触媒層を形成する担
持方法。
【請求項４】光触媒粒子の表面に金属微粒子を融着させ
てなる請求項１または２記載の担持方法。
【請求項５】光触媒粒子の表面に四塩化チタンを化学修
飾させてなる請求項１または２記載の光触媒層を形成す
る担持方法。