WO2007088891A1 - 光触媒材料およびそれを用いた光触媒組成物並びに光触媒製品 - Google Patents

光触媒材料およびそれを用いた光触媒組成物並びに光触媒製品 Download PDF

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WO2007088891A1
WO2007088891A1 PCT/JP2007/051600 JP2007051600W WO2007088891A1 WO 2007088891 A1 WO2007088891 A1 WO 2007088891A1 JP 2007051600 W JP2007051600 W JP 2007051600W WO 2007088891 A1 WO2007088891 A1 WO 2007088891A1
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photocatalyst
light
tungsten
photocatalytic material
photocatalytic
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PCT/JP2007/051600
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kayo Nakano
Akira Sato
Yasuhiro Shirakawa
Masami Okamura
Ryotaro Matsuda
Takaya Kamakura
Kazunari Otsuka
Kiyoshi Yokokura
Hideki Okawa
Ariyoshi Ishizaki
Original Assignee
Toshiba Materials Co., Ltd.
Toshiba Lighting & Technology Corporation
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    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802—Photocatalytic

Definitions

  • Photocatalyst material photocatalyst composition using the same, and photocatalyst product
  • the present invention relates to a photocatalytic material, a photocatalytic composition, and a photocatalytic product.
  • examples of "light having energy greater than the band gap” include ultraviolet rays and visible light.
  • ultraviolet rays For example, sunlight, various lamps, and light emitting diodes are used as the “light source”.
  • TiO 2 powder As a photocatalytic material, titanium oxide (TiO 2) powder has been mainly used. Shi
  • Patent Document 1 describes using an acid-tungsten film formed by sputtering as a photocatalyst.
  • the photocatalyst is a film
  • the effect of the photocatalyst can be obtained.
  • the surface area cannot be obtained with a membrane, the catalytic effect per unit volume is small.
  • the sputtering method is a film formation technique using a vacuum, the apparatus is large and the cost is high.
  • the sputtering method exposes the base material (film forming material) to a high temperature, there is a problem that force film formation cannot be performed with a material (base material) having high heat resistance.
  • the photocatalyst is a tungsten oxide powder
  • the entire powder surface can be used as the catalyst surface, improving the catalytic effect per unit volume. Can be made.
  • the powder can be mixed with rosin and applied, the powder can be applied wherever the substrate does not need to be exposed to high temperatures. In order to increase the catalyst surface per unit volume, it is effective to make the powder fine particles with an average particle size of 1 ⁇ m or less.
  • Patent Document 2 is known as a method for obtaining fine particles of acid tungsten powder.
  • paragraphs 0008 and 0009 of the patent document a method of heat-treating paratungstate ammonium (hereinafter referred to as APT) in air is cited.
  • APT paratungstate ammonium
  • fine particles having an average particle diameter of 0.2 to 0.3 m are obtained when the BET specific surface area is 3 to 5 m 2 / g and the specific gravity of tungsten oxide is 7.3.
  • the light source for exciting the photocatalyst includes sunlight, various light emitting diodes, various lamps, and the like.
  • the photocatalyst is excited by a predetermined wavelength and exhibits a catalytic effect. Therefore, sufficient characteristics cannot be obtained unless the wavelength of the light source matches the excitation wavelength of the photocatalyst.
  • Patent Document 3 discloses a method in which a photocatalyst and a luminescent substance (phosphor, etc.) are mixed to emit a luminescent substance force at a wavelength different from the wavelength of the light source, and the photocatalyst is excited by the wavelength. .
  • acid tungsten has attracted attention as a photocatalyst used in the visible light region (wavelength 400 to 800 nm). According to this photocatalyst, certainly in the visible light region
  • Patent Document 1 JP 2001-152130 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-293544
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-346394
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 4-42057
  • Example 1 of Patent Document 4 fluorescent powder for copying on WO powder (ultraviolet light output 2.1 W, wavelength 300 to 490 nm,
  • the present invention relates to a photocatalyst material having an excellent catalytic effect as compared with the prior art, a photocatalyst composition containing the photocatalyst material, and a photocatalyst product capable of saving space and weight using the photocatalyst material.
  • the purpose is to provide.
  • the photocatalyst material of the present invention the photocatalyst composition using the photocatalyst composition, and the photocatalyst product are as follows.
  • the photocatalytic material according to claim 1 is a photocatalytic material mainly composed of tungsten oxide powder excited by a light source that emits light having a wavelength of 430 to 500 nm. It is characterized by being.
  • Decomposition capacity (%) [(acetaldehyde amount A-acetaldehyde amount B) Z-acetaldehyde amount A] X 100
  • the photocatalytic material according to claim 2 is characterized in that, in the above (1), the light source is a light emitting diode using a blue light emitting semiconductor element.
  • the photocatalytic material according to claim 3 is characterized in that, in the above (1), the light source is sunlight.
  • the photocatalytic material according to claim 4 is characterized in that, in the above (1), the light source is a fluorescent lamp.
  • the quantity of light at a wavelength of 500 nm is lmWZcm 2 or more.
  • the photocatalyst material according to claim 6 is the above-mentioned component according to any one of (1) to (5).
  • the solution ability is 90% or more and 100% or less.
  • the photocatalyst material according to claim 7 is a photocatalyst material mainly composed of tansten oxide fine particles which are photocatalyst-excited by irradiation with visible light.
  • a photoaldehyde material is contained in a 3 liter airtight container. Introduced lOppm, the tungsten oxide fine particles with a mass of 0.1 lg in this container are irradiated with blue light, and after 30 minutes, the residual capacity of acetoaldehyde is 50% or less. To do.
  • the photocatalyst material according to claim 8 is characterized in that, in the above (7), the light source emitting blue light is a GaN-based light emitting diode having an emission peak near 470 nm. To do.
  • the photocatalytic material according to claim 9 is characterized in that in any one of the above (1) to (8), a monoclinic crystal is a main phase.
  • the photocatalytic material according to claim 10 is characterized in that in any one of the above (1) to (9), the average particle size is 10 ⁇ m or less.
  • the photocatalyst composition according to claim 11 is characterized in that in any one of the above (1) to (10), the photocatalyst material is contained in an amount of 50% by mass or more.
  • the photocatalyst composition according to claim 12 is characterized in that, in the above (11), the titanium oxide powder is contained in an amount of less than 50% by mass.
  • the photocatalyst product according to claim 13 is characterized by using the photocatalyst composition according to any one of the above (11) and (12).
  • the photocatalytic product according to claim 14 is characterized in that, in the above (13), at least one of organic substances, NOx, and SOx has a catalytic effect.
  • the photocatalyst product according to claim 15 is characterized in that, in the above (13) or (14), the photocatalyst composition is bound to the substrate surface with a binder.
  • a photocatalyst material having an excellent catalytic effect as compared with the prior art, a photocatalyst composition containing the photocatalyst material, and a photocatalyst capable of saving space and weight using the photocatalyst material Can provide products.
  • FIG. 1A is a sectional view including a cutaway section of a fluorescent lamp according to the present invention.
  • FIG. IB is a schematic cross-sectional view of a photocatalyst film which is one configuration of the fluorescent lamp according to the present invention.
  • FIG. 2A shows a schematic perspective view of a deodorizing unit according to the present invention.
  • FIG. 2B shows a schematic side view of FIG. 2A.
  • FIG. 3 shows an example of a spectrum of a blue light emitting diode 45 according to the present invention.
  • Fig. 4 shows the X-ray diffraction pattern of triclinic and monoclinic crystals of tungsten trioxide (WO).
  • FIG. 5 is a characteristic diagram comparing the effects of decomposition of the cetaldehyde gas when the crystal structures of tungsten trioxide and tungsten are different.
  • Fig. 6 shows a schematic diagram of the measuring device used to obtain the characteristic diagram of Fig. 5.
  • FIG. 7 is a schematic view of a production apparatus for forming a photocatalytic material according to the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the particle size distribution after dispersion (the relationship between the particle size and frequency, and the accumulated amount of passage).
  • Figure 9 shows the WO
  • 3 is a graph showing the particle size distribution of a dispersed paint (relationship between particle size and frequency, accumulated amount of passage).
  • FIG. 10 shows a micrograph of ammonium metatungstate as a granular raw material obtained by the third embodiment.
  • Fig. 11 shows a micrograph of monoclinic WO crystal photocatalyst particles obtained by rapid heating of the granular raw material obtained by the third embodiment at 800 ° C for 1 to 10 minutes and short-time heat treatment.
  • FIG. 12 shows the aldehyde gas content of each tungsten trioxide photocatalyst fine particle when the calcination temperature in the fourth embodiment is changed to 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C. and 900 ° C. It is a characteristic view which shows solution performance.
  • Fig. 13 shows the decomposition performance of cetaldehyde gas of each triacid-tungsten photocatalyst fine particles when the firing temperature in the fourth embodiment is changed to 800 ° C, 900 ° C, and 1000 ° C. A characteristic diagram is shown.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram showing the aldehyde gas decomposition performance when the firing time is changed to 30 seconds, 1 minute, 5 minutes, 10 minutes, and 15 minutes.
  • FIG. 15 shows the case where the TiO photocatalyst is used when the WO photocatalyst according to the sixth embodiment is used.
  • FIG. 16 is a perspective view of an exploded state of a lighting fixture according to a sixth embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
  • FIG. 18 shows a lighting fixture according to a seventh embodiment, a fluorescent lamp with a TiO photocatalyst, TiO light.
  • FIG. 19 shows an example of the blue peak wavelength of the blue light emitting diode used in the test of the present invention.
  • FIG. 20 shows an example of the green-blue peak wavelength of the green-blue light emitting diode used in the test of the present invention.
  • FIG. 21 shows a first decomposability test when excited by blue light-emitting diodes of Samples 1 to 6, which are useful in the present embodiment.
  • FIG. 22 shows a first decomposition ability test in the case where samples 1 to 6 are excited by sunlight according to this embodiment.
  • FIG. 23 shows a first resolving power test when excited by fluorescent lamps of Samples 1 to 6, which are useful in this example.
  • FIG. 24 is a diagram showing a first decomposing ability test when excited by the green light emitting diodes of Samples 1 to 6 that are relevant to the present embodiment.
  • FIG. 25 shows an example of a first resolving power test in the case of changing the amount of light irradiated by the blue light-emitting diode, for Sample 2 which is useful in the present embodiment.
  • FIG. 26 shows an embodiment of a deodorizing apparatus that works on this embodiment.
  • FIG. 27 shows the decomposition ability of acetoaldehyde of the deodorizing apparatus which is effective in this embodiment.
  • FIG. 28 shows an embodiment of another photocatalyst product related to this embodiment.
  • FIG. 29 shows an example of the hydrophilicity of the photocatalyst product that is useful in this embodiment.
  • FIG. 1AB is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the fluorescent lamp according to the present invention. Specifically, FIG. 1A is a cross-sectional view including a cut-out cross section, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a photocatalytic film that is one configuration of the fluorescent lamp.
  • Reference numeral 10 in the figure indicates a fluorescent lamp as a photocatalytic product.
  • the fluorescent lamp 10 includes a fluorescent lamp body 20 and a photocatalytic film 30 formed on the surface of the fluorescent lamp body 20.
  • the fluorescent lamp body 20 includes a translucent discharge vessel 11, a phosphor layer 12, a pair of electrodes 13, 13, a discharge medium (not shown), and a base 14.
  • the translucent discharge vessel 11 is composed of an elongated glass nozzle 11a and a pair of flare stems l ib.
  • the glass bulb 11a also has soda lime glass power.
  • the flare stem l ib includes an exhaust pipe, a flare, an internal lead wire, and an external lead wire.
  • the exhaust pipe is used to communicate the inside and outside of the translucent discharge vessel 11 to exhaust the inside of the translucent discharge vessel 11 and enclose a discharge medium.
  • the exhaust pipe is sealed after the discharge medium is sealed.
  • the flare is sealed at both ends of the glass bulb 11a to form a translucent discharge vessel 11.
  • the inner lead wire is hermetically embedded at the inner end of the flare stem l ib and connected to the outer lead wire.
  • the external lead-in wire is embedded in a tip force S flare stem 1 lb, and the base end is led out of the translucent discharge vessel 11!
  • the phosphor layer 12 is made of a three-wavelength light emitting phosphor and is formed on the inner surface of the translucent discharge vessel 11. Three-wavelength phosphors are used for blue light emission, BaMgAl 2 O 3: Eu, green light emission.
  • LaPO Ce
  • Tb and for red light emission are Y 2 O: Eu.
  • the pair of electrodes 13 and 13 are transparent.
  • the electrode 13 is composed of a tungsten coil filament and an electron radioactive material force applied to the coil filament.
  • the discharge medium is composed of mercury and argon, and is enclosed in the translucent discharge vessel 11.
  • Mercury is sealed through its appropriate power S exhaust pipe.
  • Argon is sealed at about 300Pa.
  • the base 14 includes a base body 14a and a pair of base pins 14b and 14b.
  • the base body 14 a has a cap shape and is bonded to both ends of the translucent discharge vessel 11.
  • the pair of base pins 14b, 14b are supported in an insulating relationship with the base body 14a. At the same time, each is connected to an external lead line.
  • the photocatalyst film 30 is a film having a photocatalytic coating force mainly composed of tungsten trioxide-tungsten fine particles (average particle size: 0.1 l ⁇ m).
  • the film thickness of the photocatalytic film 30 is about 0.5-3; ⁇ ⁇ .
  • the tungsten trioxide-tungsten fine particles maintain a monoclinic crystal structure even after the coating is completed.
  • the photocatalyst film 30 is formed of photocatalyst fine particles 21 and a binder 22 having good ultraviolet or visible light transmission characteristics, such as alumina fine particles, silica fine particles, or silica fine particles.
  • the photocatalyst fine particles 21 are composed of tungsten trioxide fine particles 21a and calcium carbonate fine particles 21b attached to the surfaces of the tungsten trioxide fine particles 21a.
  • the binder 22 is added in an amount of 10 to 5 0 mass 0/0 for tungsten trioxide microparticles 21a.
  • an acrylic modified silicone resin is used for the noinder 22, a photocatalytic film that cures at 20 to 200 ° C. can be obtained.
  • Calcium carbonate fine particles 21b function as a substance that adsorbs NOx (nitrogen oxide) and SOx (sulfur oxide), and it is necessary to suppress deterioration of tungsten trioxide fine particles 21a by NOx and SOx. Otherwise, it is not necessary to attach the calcium carbonate fine particles 21b.
  • FIG. 2AB is an explanatory view schematically showing the configuration of the deodorizing unit according to the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the deodorizing unit
  • FIG. 2B is a schematic side view of FIG. 2A.
  • the tungsten trioxide-tungsten fine particles are not shown.
  • Reference numeral 41 in the figure indicates a deodorizing unit as a photocatalytic product.
  • the deodorizing unit 41 includes first and second filters 42a and 42b each having a flat mesh shape on the upper and lower sides, and a third filter 43 having a corrugated cross section disposed between the filters 42a and 42b. .
  • the tungsten trioxide fine particles (average particle size: 0.1 m) 44 according to the present invention are supported on the filters 42a, 42b, 43.
  • the plurality of GaN blue light-emitting diodes 45 are arranged below the second filter 42b. Instead of the diode 45, a white light emitting diode using a phosphor excited by blue light may be arranged.
  • the deodorizing unit having such a configuration, when the air passes through the third filter 43 between the first and second filters 42a and 42b, for example, from the left side to the right side, the air is supported by the tungsten trioxide supported on each filter. Deodorization is performed by touching the fine particles.
  • the average particle diameter of tungsten trioxide (WO) fine particles is 0.5 ⁇ m or less.
  • FIG. 3 shows a spectrum of the blue light emitting diode 45 used in the deodorizing unit of FIG. From Fig. 3, it can be seen that the specific energy has a peak when the emitted light of the blue light emitting diode 45 is about 470 nm.
  • Fig. 4 shows the X-ray diffraction pattern of triclinic and monoclinic crystals of tungsten trioxide (WO).
  • the ratio of the peak value appearing in the range of 20 force 3 ⁇ 40 to 35 ° to the peak value in the range of 2 ⁇ force of 30 to 35 ° is about 50 to 60 in the case of triclinic trioxytungsten trioxide.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram comparing the effect of decomposition of the cetaldehyde gas when the crystal structures of tungsten trioxide and tungsten are different.
  • the line a represents the monoclinic WO fine particles of the present invention (group of FIG. 4).
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the measuring apparatus used to obtain the characteristic diagram of FIG. Number 1 in the figure indicates the desiccator.
  • a petri dish with a photocatalyst 2 is housed in the dessicator 1.
  • a fan 3 is arranged in a desiccator 1 below the petri dish 2.
  • a multi-gas monitor 5 is connected to the upper and side portions of the desiccator 1 via a pipe 4.
  • a blue LED light source 6 for irradiating light to the photocatalyst is attached to the upper part of the desiccator 1 at an angle.
  • line a has a higher gas decomposition effect than line b. Accordingly, it is clear that the monoclinic system tritium trioxide / tungsten fine particles according to the present invention have a larger photocatalytic effect when irradiated with visible light.
  • Examples of the photocatalyst coating material of the present invention include a composition using the above-described triacid-tungsten fine particles and maintaining the monoclinic crystal structure after completion of coating.
  • the photocatalyst paint has excellent functions including removal of VOC from the photocatalyst, so it is suitable for use in, for example, a deodorizing filter used in an air purifier.
  • Examples of the photocatalyst of the present invention include those having a structure in which the photocatalyst coating is applied to the substrate surface to form a photocatalyst film.
  • examples of the photocatalyst include tube products such as fluorescent lamps, building materials such as window glass, mirrors and tiles, sanitary products, filter parts for air conditioners and deodorizers, and optical devices. The use and category 1 are not limited to these.
  • the photocatalyst product of the present invention has a configuration in which the photocatalyst paint is combined with a white light emitting diode using a GaN blue light emitting diode or a phosphor excited by blue light.
  • the photocatalytic filter may be combined with a white light emitting diode using a GaN blue light emitting diode or a phosphor excited with blue light.
  • the photocatalyst product specifically refers to, for example, a fluorescent lamp, a lighting fixture, and a deodorizing cup.
  • the photocatalyst fine particles are produced, for example, using a production apparatus shown in FIG.
  • This manufacturing apparatus is composed of a spray dryer body A, a gas / liquid mixing part B, a pressurized air introducing part C, a solution introducing part D, and a granular material collecting part E.
  • Reference numeral 51 in the figure denotes a drying chamber having a distributor 52 at the top.
  • the distributor 52 functions as an air inlet for heating the drying chamber 51 to 200 ° C.
  • a pipe 55 a having a spray nozzle 53 and a solenoid valve 54 is disposed so as to penetrate the distributor 52.
  • the pipe 55a functions as an air inlet that pressurizes and atomizes the aqueous solution.
  • the upper portion of the drying chamber 51 is supplied with air by a pipe 55b.
  • the pipe 55b serves as a hot air supply port for heating the aqueous solution and air.
  • the pipe 55a is branched into a pipe 55c with a one-dollar valve 56 interposed on the way.
  • the pipe 55c is connected to the upper part of the spray nozzle 53.
  • a tube 59 for supplying the sample 57 into the spray nozzle 53 by a pump 58 is connected to the upper part of the spray nozzle 53.
  • the amount of the sample 57 supplied into the spray nozzle 53 can be appropriately adjusted by a pump 58.
  • Connected to the side of the drying chamber 51 is a cyclone 60 for taking out the sprayed product from the spray nozzle 53. Further, the cyclone 60 is connected to a product container 61 for collecting photocatalyst fine particles and an aspirator 62 for exhaust.
  • Temperature sensors are arranged on the inlet side and the outlet side of the drying chamber 51.
  • the temperature sensor measures the temperature of the air supplied to the drying chamber 51 and the atmospheric temperature of the photocatalyst fine particles sent to the cyclone 60. Further, the air supplied into the pipe 55c is mixed with the sample 57 supplied into the tube 59 on the upper side of the spray nozzle 53, and the lower force of the spray nozzle 53 is also ejected in a mist form.
  • the production is performed as follows.
  • an aqueous solution of 1 to 20% by weight of ammonium paratungstate (sample) is fed into the spray nozzle 53 together with pressurized air, and sprayed from the tip of the spray nozzle 53 in a 200 ° C hot air atmosphere, for example. Spray to 1-10 m in diameter to produce granular raw material.
  • pressurized air is sent from the pipe 55a to the vicinity of the tip of the spray nozzle 53, and oxygen is supplied to the granular raw material sprayed from the spray nozzle 53.
  • heat treatment is performed in a drying chamber 51 at 700 to 800 ° C. for 1 to 10 minutes.
  • the main component is tungsten trioxide-tungsten fine particles, and the average particle size of the fine particles is 0.00 m.
  • a monoclinic photocatalyst fine particle is formed. Subsequently, while the exhaust gas in the drying chamber 51 is exhausted by the atomizer 62, the photocatalyst fine particles in the drying chamber 51 are collected in the product container 61 from the cyclone 60.
  • the catalytic effect when irradiated with light having a wavelength of 430 to 500 nm makes it possible to select acid tungsten powder and obtain a photocatalytic material having excellent characteristics. .
  • tungsten oxide powder having excellent decomposition ability is used, it is possible to provide a photocatalyst product that can save space and is lighter than conventional powders.
  • the first photocatalytic material of the present invention is as described in the above (1).
  • the inventors of the present invention have found that the difference in decomposition ability appears more prominently by irradiating light having a peak wavelength of 460 nm ⁇ 10 nm among wavelengths of 430 to 500 nm.
  • Sunlight is irradiated with a mixture of light in the ultraviolet to visible light region (300 to 800 nm). Therefore, it is impossible to irradiate light only in the range of 430 to 500 nm.
  • Ordinary fluorescent lamps use mercury as the excitation source, and calcium halophosphate phosphors (Ba, Ca, Mg) (PO)-C
  • the inventors of the present invention have found for the first time that there is a difference in the catalytic effect of acid tungsten powder only by excitation at 430 to 500 nm.
  • a light emitting diode As the light source, a light emitting diode is suitable. Since light-emitting diodes are semiconductor elements, mercury is not used unlike fluorescent lamps. Therefore, it is being developed as an alternative to environmentally friendly fluorescent lamps. Among them, blue light-emitting diodes (B-LEDs) have been confirmed to be able to stably supply blue light (wavelength: 430 to 500 nm)! RU
  • B-LED has not been tested as a light source for photocatalyst, and the catalytic effect of acid-tungsten powder by single light of 430 to 500 nm has not been verified.
  • B-LED was used as a light source, and the catalytic effect of acid tungsten powder was examined. As a result, the present inventors have found that there is a difference in the catalytic effect even if the acid-tungsten powder looks the same.
  • the second photocatalytic material of the present invention is as described in (7) above.
  • the light source that emits blue light is preferably a GaN-based light emitting diode having an emission peak near 470 nm.
  • the average particle size is preferably 10 or less.
  • the decomposition ability test is performed as follows.
  • the glass container is not particularly limited as long as it is light-tight and transmits light with a peak wavelength of 460 nm ⁇ 10 nm. However, it is difficult to react with organic substances. (Registered trademark) is preferable.
  • Decomposition capacity (%) [(acetaldehyde amount A-acetaldehyde amount B) Z-acetaldehyde amount A] X 100
  • a multi-gas monitor is used to measure the amount of cetaldehyde.
  • the amount of acetoaldehyde remaining (acetaldehyde amount B) after 2 hours of irradiation with light having a peak wavelength of 460nm and lOnm is measured. . Then, those whose residual acetaldehyde content is 50% or less (decomposition ability 50% or less) are identified.
  • What is important in the test method of the present invention is the amount of acid tungsten powder lg and the amount of initial acetonitrile of 20 ppm. Check how much 20 ppm of acetonitrile can be decomposed with lg and a small amount of tungsten oxide powder. At this time, if light having a peak wavelength of 460 nm ⁇ 10 nm is used, the difference in characteristics clearly appears.
  • the amount of cetaldehyde is increased according to the amount.
  • the size of the glass container may be increased as necessary.
  • the upper limit of the amount measured at one time is preferably 500 g.
  • a method of measuring by dividing it to 500 g or less, preferably lOO g or less is preferred.
  • the act of measuring an arbitrarily extracted lg may be handled by performing 10 times (10 locations). Furthermore, it is necessary to lay the powder so that the thickness is 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less. When the tungsten oxide powder is less than lg, it is preferable to apply the second decomposition ability test described later.
  • Light with a peak wavelength of 460 nm ⁇ 10 nm is particularly limited if the peak wavelength is within this range.
  • the waveform is preferably as shown in FIG.
  • Blue light emitting diodes (B—LEDs) are examples of light sources that provide waveforms as shown in FIG.
  • the waveform is preferably a sharp waveform with a half-value width of 50 nm or less. If the waveform is sharp, it is easy to make a difference in the quality of the resolving power when performing the resolving power test described above.
  • the light output is preferably lmWZcm 2 or more.
  • the light output is preferably 2 to 5 mWZcm 2 . There is no problem in irradiating light with an output exceeding 5 mWZcm 2 in the test. However, the above-mentioned range is preferable because power is wasted without further effects.
  • An excellent photocatalytic material can be obtained by selecting those having a decomposition ability of 50% or more, more preferably 90% or more and 100% or less by the above-described decomposition ability test.
  • This airtight container is preferably a glass container, especially Pyrex.
  • tungsten oxide fine particles for example, an average particle size of 0.5 m or less
  • Residual rate [(lOppm—acetaldehyde amount remaining after 30 minutes ppm) ZlOppm] X 1 00
  • the light source emitting blue light is preferably a GaN-based light emitting diode having an emission peak near 470 nm.
  • the residual rate is 50% or less, preferably 40% or less. By selecting those having such characteristics, an excellent photocatalytic material can be obtained.
  • the measurement time was 30 minutes because of the small amount of 0.1 g of tungsten oxide powder.
  • the residual amount of acetaldehyde is measured using a multi-gas monitor.
  • the first decomposability test and the second decomposability test are methods for measuring the decomposability in a sealed space using an airtight container.
  • a third decomposition ability test there is a method of measuring while flowing gas.
  • JIS-R-170 1-1 (2004) is JIS-R-170 1-1 (2004).
  • This JIS can also be applied to a test for the ability to decompose organic substances such as force aldehyde, which is used to measure the removal performance (decomposition ability) of nitrogen oxides.
  • the container gas supply loca is also used as the cracked gas, and air containing 0.1 to LOppm of aldehyde is introduced at a constant flow rate (lZmin).
  • the photocatalytic material is irradiated with light with a peak wavelength of 460 nm or 10 nm. When the light irradiation time reaches 60 minutes, the acetonitrile concentration at the container gas supply [I] and the acetonitrile concentration at the container gas outlet [
  • Decomposition capacity (K / S) [([I] [I]) X flow velocity (1 / min) X irradiation time (60 min) X m] / 2 o
  • K is a coefficient for converting cm 2 to m 2
  • K 10000
  • S is the area of the photocatalytic material on the glass plate
  • S 50 cm 2 .
  • the acetonitrile concentration at the container gas supply [10] and the acetonitrile concentration at the container gas outlet [I] are (volume ppm), respectively, and m is the molecular weight of the acetonitrile.
  • the above equation is a method for measuring the absolute value of the amount of acetoaldehyde whose decomposition ability is decomposed.
  • this formula is based on the formula (1) described in a) Calculation of test results a) Amount of nitrite adsorbed by test piece.
  • the decomposition capacity may be converted to% from this absolute value.
  • a light source for irradiating light having a peak wavelength of 460 nm ⁇ 10 nm a blue LED is preferable.
  • Third decomposition ability test According to the iS method, the measurement method is highly reliable. However, adjustment items such as adjustment of the sample, adjustment of the flow rate, and adjustment of the initial concentration of acetoaldehyde (air containing aldehyde) are complicated. Therefore, in the present invention, the first or second decomposition ability test is adopted. Here, the difference between the measured results of the resolving power test of the first decomposition ability test and third (measurement force is also converted into 0/0) was about ⁇ 5%.
  • the photocatalyst material preferably has an average particle size of 10 m or less, more preferably an average particle size of 1 ⁇ m or less, and even more preferably 0.5 m or less. As the average particle size decreases, the surface area of the powder increases and the catalytic effect increases.
  • the tungsten oxide powder has a monoclinic crystal as a main phase!
  • a photocatalytic material comprising 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more of acid-tungsten powder having a monoclinic crystal as a main phase is preferable.
  • the tungsten oxide powder (photocatalyst material) of the present invention may contain a triclinic system, but preferably has a monoclinic crystal as a main phase. Those with monoclinic crystal as the main phase are easy to select in the first and second (and third) decomposition ability tests.
  • the most preferable method for the production method is to perform the above-described decomposition ability test and perform selection.
  • tungsten oxide (WO) powder can also be obtained by the V-shift method.
  • Examples of the production method using APT include the following. First, APT is pulverized with a bead mill or planetary mill, and classified by centrifugation. Next, the fine particles are heat-treated in the atmosphere at 400 to 600 ° C. From this, it is possible to produce a photocatalyst powder having an average particle size of 0.01 to 0. 0 and having an oxide tungsten fine particle force having a monoclinic crystal structure.
  • Do Method. As a result, an acid-tungsten powder having a monoclinic crystal structure is obtained.
  • monoclinic tungsten oxide can be obtained by adjusting the heat treatment conditions and the like.
  • the above manufacturing method can obtain tungsten oxide powder having an average particle size of 0.1 ⁇ m.
  • the particle size of the tungsten oxide powder obtained by the production method and production conditions is large, it is preferable to classify and obtain a powder having an average particle size of 10 m or less, preferably 1 ⁇ m or less.
  • the photocatalytic material as described above has an excellent photocatalytic effect, it is possible to decompose organic substances, NOx, SOx, and the like.
  • the photocatalyst composition of the present invention contains 50% by mass or more of the photocatalyst material as described in (11) above. If the photocatalytic material is less than 50% by mass, a sufficient photocatalytic effect cannot be obtained. Further, this photocatalyst composition may contain less than 50% by mass of titanium oxide powder.
  • the photocatalyst product of the present invention is as described in (14) above.
  • the photocatalyst composition is suitable for a photocatalyst product, and has a catalytic effect on at least one of organic substances, NOx, and SOx.
  • the photocatalyst material of the present invention is applied to a photocatalyst product, it is not particularly limited as long as the environment has a light source that emits light having a wavelength of 430 to 500 nm.
  • Any excitation source (light source) may be used as long as it has light having a wavelength of 430 to 500 nm.
  • the light source include a blue light emitting semiconductor element (for example, a blue light emitting diode and a blue semiconductor laser), sunlight, and various fluorescent lamps.
  • the light amount of the wavelength of 430 ⁇ 500nm is preferably not less lmWZc m 2 or more.
  • the photocatalyst material of the present invention is contained in an amount of 50% by mass or more in an environment with a large light quantity of lmWZcm 2 or more, more preferably 5mWZcm 2 or more when the light quantity of 430 to 500 nm is used
  • the photocatalyst composition may be used.
  • the proportion of the photocatalytic material of the present invention in the acid tungsten powder is 90% or more, more preferably 100%. No.
  • a photocatalyst composition containing less than 50% by mass of powder may be used.
  • the photocatalyst product of the present invention preferably includes a photocatalyst film formed by binding acid tungsten powder with a predetermined binder on the surface of the substrate.
  • the base of the photocatalyst body supports the photocatalyst film and is formed for other functions different from those of the photocatalyst material. That is, the substrate is allowed to be a functional material.
  • Examples of functional materials include various building materials such as tiles, window glass, and ceiling panels, kitchen and sanitary equipment, home appliances, lighting equipment, deodorizing or dust collecting filters, etc. A desired member is mentioned.
  • a photocatalytic film is formed using tungsten oxide powder that is a photocatalytic material
  • the photocatalytic substance can be directly fired and bound to the substrate by sintering.
  • manufacturing is facilitated by forming a film by bonding the substrate and the photocatalyst material using an appropriate binder.
  • the film can be formed on a heat-sensitive substrate.
  • a photocatalyst film is formed from a photocatalyst material using a binder
  • a binder for example, silica (SiO 2), solder glass, glaze, low melting point metal, thermoplastic synthetic resin is used.
  • the primary particles of acid tungsten powder which is a photocatalyst material, are set to 0.001 to 0.1 ⁇ m, and a film having a dense surface can be formed. Thereby, the visible transmittance is also improved.
  • a tungsten oxide powder which is a photocatalytic material, having a uniform particle size distribution as much as possible and having a fine particle shape close to a true sphere.
  • the radii of the pores formed as powerful gaps on the surface of the photocatalyst film are uniform. Therefore, for example, gas molecules having a small molecular radius such as acetaldehyde pass through the pores on the surface of the photocatalyst film and are quickly decomposed.
  • This configuration is also effective for deodorizing formaldehyde, that is, decomposition.
  • contaminants with a particle radius of 0.1 ⁇ m or more such as carbon and tobacco fat, cannot penetrate into the pores.
  • contaminants come into contact with the surface of the photocatalytic film Decomposed by oxidation and reduction.
  • the functional material refers to a device that itself is given a function for a purpose other than the photocatalytic film.
  • functional materials include building materials, sanitary equipment, kitchen equipment, equipment filters, home appliances, and lighting equipment.
  • building materials include tiles, floor materials, window materials, and wall materials.
  • sanitary equipment include a wash basin, a bathtub, and a large urinal.
  • kitchen equipment include a sink, a cooking table, and a cupboard.
  • Examples of the device filter include an air purifier filter, a bath circulator filter, an air conditioner filter, a heater filter, and a deodorizer filter.
  • a configuration in which a filter having a fluid flow pore is used as a base and a photocatalyst film mainly composed of acid tandastene powder is formed on the surface of the base is conceivable.
  • the air flowing through the filter flows while contacting the photocatalyst body as large as possible. Therefore, the deodorizing effect can be enhanced.
  • a sterilizing effect can be achieved.
  • a deodorizing apparatus can be comprised by making a filter and a photocatalyst body into a different body. That is, the photocatalyst may be disposed in the ventilation path separately from the filter so that the flowing air contacts the photocatalyst.
  • the present invention can also be incorporated in equipment.
  • a deodorizing function incorporated in a refrigerator, an air conditioner, a cooling device, a heating device, an air cleaning device, a humidifier, and a dehumidifier can be treated as a deodorizing device.
  • Home appliances include refrigerators, washing machines, microwave ovens, dishwashers, coffee makers, and electric vacuum cleaners.
  • Illumination equipment includes lamps such as fluorescent lamps, luminaire shades, gloves, translucent covers, chandelier covers, reflectors, sockets, and the like.
  • the luminaire is suitable for indoor use because it has the remarkable effect of decomposing VOC, which is a problem particularly in high airtight indoors. Applicable to outdoor lighting equipment.
  • the photocatalyst of the present invention When the photocatalyst of the present invention is applied to home appliances, lighting base materials, and lighting equipment, home appliances, lighting base materials, and lighting equipment having a photocatalytic effect such as a deodorizing function can be formed.
  • the luminaire main body means the remaining part excluding the luminaire power lamp. illumination It is well known that appliances can be used in a variety of structures and shapes depending on the distinction between indoor and outdoor use, and home and business use, as well as design designs. However, along with this, light control means such as a reflector, a translucent bar, a louver, a shade and a glove are appropriately selected and used. Therefore, it does not matter whether the luminaire body is provided with respect to the configuration of the light control member, such as the presence or absence of a reflecting plate and the presence or absence of a translucent power bar. However, the luminaire main body is provided with a part that supports the lamp, a part to connect the power source, a part to which the luminaire is attached, and the like.
  • a photocatalyst film having a functional material as a substrate and tungsten oxide powder as a main component is formed. Therefore, during these uses, the photocatalytic film is activated by receiving light irradiation containing at least visible light. As a result, the effects of deodorizing, antifouling, antibacterial, etc. are performed together, and the effects of improving the hygiene of living space and facilitating cleaning are achieved.
  • the photocatalyst powder according to the first embodiment was prepared as follows.
  • FIG. 3 is a graph showing the particle size distribution (relationship between particle size, frequency, and accumulated amount of passage) of a dispersed paint. From FIG. 8 and FIG. 9, it was found that the crystal grain size grows slightly due to heat treatment.
  • the photocatalytic performance is mainly composed of tandane trioxide fine particles having an average particle diameter of 0.1 ⁇ m as a main component and the crystal structure is monoclinic. Visible light responsive photocatalyst powder that can greatly improve
  • the indoor photocatalyst paint according to the second embodiment was prepared as follows. First, tungsten trioxide fine particles and a small amount of a surface treatment agent were mixed in an organic solvent (ethyl alcohol) and dispersed for several hours with a bead mill. Subsequently, an inorganic binder (polysiloxane) was added to 30% by mass of organic trioxide / tungsten fine particles, an organic solvent (alcohol) and several percent of pure water, followed by dispersion treatment again to prepare a photocatalyst paint.
  • organic solvent ethyl alcohol
  • an inorganic binder polysiloxane
  • the second embodiment it is easier to adsorb SOx and NOx to a paint containing acid tungsten fine particles than the acid tritandane, and it is obtained by appropriately adding magnesium oxide.
  • a photocatalyst film made of indoor photocatalyst paint is formed on the fluorescent lamp body to provide effects unique to photocatalysts such as disinfection and antifouling, as well as to prevent deterioration of the photocatalyst film during use, resulting in a long life The fluorescent lamp is obtained.
  • the raw material is forcibly dried and recrystallized by performing a rapid heat treatment in a drying chamber 51 at 800 ° C. for 1 to 10 minutes.
  • tungsten trioxide fine particles are mainly formed.
  • the average particle size of the fine particles is 0.5 ⁇ m or less, preferably 0.1 ⁇ m or less, and monoclinic trioxide-tungsten photocatalyst particles having a monoclinic crystal system are formed.
  • the photocatalyst fine particles in the drying chamber 51 are collected from the cyclone 60 into the product container 61.
  • the WO crystal photocatalyst with few oxygen defects is provided.
  • WO crystal photocatalyst with less crystal growth is achieved by heat treatment in the drying chamber 51 at 800 ° C, 1-: LO minutes for rapid heating and short-time heat treatment.
  • FIG. 10 shows a photomicrograph of ammonium metatungstate as a granular raw material obtained by the third embodiment.
  • FIG. 11 shows a monoclinic WO crystal light obtained by subjecting the granular raw material obtained according to the third embodiment to a heat treatment of 800 ° C., 1 to: rapid heating for a short time of LO minutes.
  • FIG. 10 shows that although a slight difference is observed, a granular raw material of ammonium metatungstate having a uniform particle size can be obtained.
  • the fine particles of this embodiment are produced by dissolving a commercially available ammonium paratungstate in an aqueous solvent and then heating and firing the raw material obtained by recrystallization at high temperature in the atmosphere for 1 minute. It is an acid tungsten fine particle.
  • FIG. 12 shows a firing temperature of 600 in the fourth embodiment. C, 700. C, 800. C, 900.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the aldehyde aldehyde gas decomposition performance of each of the tungsten trioxide-tungsten photocatalyst fine particles when they are changed to C.
  • Fig. 13 shows the same characteristics when the firing temperature is changed to 800 ° C, 900 ° C, and 1000 ° C.
  • the decomposition performance evaluation shown in FIGS. 12 and 13 was performed under the following conditions. First, in a sealed container with a capacity of 2 OOcc, 0.1 lg of tungsten trioxide tantalum particles are placed in a petri dish and placed in the container. The photocatalyst particles are blue so that light having the emission spectrum shown in FIG. The LED was placed in the container. Acetaldehyde gas was introduced so that the inside of the container had a concentration of lOppm. At the same time, the blue LED was turned on, and the change in gas concentration over time was measured. The concentration is measured by the output of the gas sensor installed in the container. This output value was evaluated by relative comparison. In the graphs of FIG. 12 and FIG.
  • the vertical axis represents the relative value (%) indicating the output of the sensor corresponding to the concentration of acetonitrile gas. After the gas is introduced into the container, it fills over 20-30 seconds, and then it can be seen that the concentration gradually decreases due to the decomposition effect of the photocatalyst. In FIGS. 12 and 13, for convenience, the maximum value of the sensor output is expressed as 100%.
  • the photocatalytic material of the present embodiment is superior in visible light responsiveness to acid-tungsten obtained by simply firing a commercially available product, and can enhance the photocatalytic activity.
  • the fine particles of this embodiment are obtained by first dissolving a commercially available ammonium paratungstate in an aqueous solvent, and then heating and firing the particles obtained by recrystallization at 800 ° C. in the atmosphere for a predetermined time. It is the manufactured triacid tungsten fine particle.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the performance of cracking of cetaldehyde gas when changed to). Note that the decomposition performance evaluation conditions in FIG. 14 and the notation contents of the graph are the same as those in FIG. 12 and FIG.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of the luminaire
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
  • the present embodiment relates to a luminaire using a transparent shade (cover) in which an ultraviolet ray cut layer mainly composed of an ultraviolet ray blocking material is formed on the inner surface.
  • the lighting fixture 71 includes a fixture main body 72 that is directly installed on the ceiling using a hook ceiling provided on the ceiling and an adapter attached to the hook ceiling.
  • This instrument main body 72 has a disk shape, and a step 73 having a large thickness is provided at the center. Further, a circular opening 74 is provided at the center of the step 73 so that an adapter is inserted and mechanically connected.
  • two lamp sockets 75 and two lamp holders 76 are provided in the periphery of the instrument main body 72.
  • an arc tube 77 of an annular fluorescent lamp that is mechanically supported by the lamp holder 76 and serves as a light source so as to surround the stepped portion 73 is provided.
  • Two, for example, 32 W and 40 W fluorescent lamps 77 having different outer diameters are arranged concentrically.
  • a socket 78 force is provided in the opening 74, and a lamp 79 such as a baby ball is attached to the socket 78.
  • a shade 80 as an optical component for illumination is detachably attached to the instrument main body 72 so as to cover the lower side and the side of the instrument main body 72 and the members attached to the instrument main body 72.
  • the shade 80 is provided with an acrylic cover base 81 for illumination formed in a curved shape or the like that has translucency such as glass or resin and swells smoothly downward.
  • a photocatalyst layer 82 made of fine particles of tungsten trioxide and trioxide having an average particle size of 0.0: Lm and a monoclinic crystal structure is formed.
  • the photocatalytic layer 82 is formed as follows.
  • a commercially available product about 100 m of ammonium paratungstate (APT), is pulverized to an average particle size of 0.05 to 0. Tungsten trioxide fine particles are created by heating in the atmosphere at 500 ° C for 8 hours.
  • the tungsten trioxide-tungsten fine particles and the binder component are dispersed and mixed with a solvent to form a paint, and this paint is applied to the substrate 81 with a spray gun and dried.
  • the photocatalyst layer 82 is provided on the surface of the substrate 81 with the paint in which the tungsten trioxide-tungsten fine particles and the binder one component are dispersed, the calorie heat treatment is performed at a high temperature after the film formation. There is no need. Therefore, the coating target can impart a photocatalytic function to a base material such as an organic base material, and sufficient activity can be obtained even when applied to the outer surface of the acrylic cover.
  • the photocatalyst layer 82 is provided on the outer surface of the base 81.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the photocatalyst material is mixed with the resin constituting the base 81 and integrated. It can be done by forming.
  • FIG. 15 shows a TiO photocatalyst (curved surface) when the WO photocatalyst (line a) according to the sixth embodiment is used.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between wavelength and reflectance when line 3 b is used.
  • the curve c in FIG. 15 shows the acrylic cover transmittance
  • the curve d shows the distribution of light emitted from the three-wavelength fluorescent lamp force.
  • the tungsten trioxide of this embodiment has a blue wavelength of 400 to 500 nm that is transmitted through the acrylic cover as energy of photocatalytic activity.
  • This embodiment is an embodiment in which a WO photocatalyst layer is formed on a color steel plate reflector for illumination.
  • the photocatalyst layer was formed as follows. That is, first, commercially available raw material, about 100 ⁇ m ammonium paratungstate (APT), was pulverized to an average particle size of 0.05-0. With a bead mill or planetary mill. Create tungsten trioxide fine particles by heating at 500 ° C for 8 hours. Next, the tungsten trioxide-tungsten and one binder component are dispersed and mixed with a solvent to form a paint, and this paint is applied to a color steel plate reflector substrate with a spray gun and dried.
  • API ammonium paratungstate
  • Figure 18 shows the lighting fixture and fluorescent lamp with TiO photocatalyst according to the seventh embodiment (line a).
  • tungsten oxide (WO) powder was obtained by thermally decomposing ammonium paratungstate powder in air to obtain an oxide. Next, by classifying this, the average particle size
  • Samples 1 to 4 are examples of the present invention
  • Sample 5 is a comparative example using acid-tungsten having no resolving power according to the present invention
  • Sample 6 is an acid titan having an average particle diameter of 0.2 m. It is a comparative example measured using powder.
  • Fig. 21 shows the decomposition ability test results when excited by a blue LED, Fig. 22 by sunlight, Fig. 23 by a fluorescent lamp, and Fig. 24 by a green LED. Min), vertical axis is resolution force (%)).
  • Figures 21 to 24 show the cases of samples 1, 2, 3, 4, 5, and 6, respectively, lines a, b, c, d, e, and fi.
  • samples 7 and 8 were obtained as acid tungsten powders having an average particle size of 0. Lm by the same method as in the eighth embodiment.
  • prepare three Nilex containers (3 liters) put the light weight of 0.1 g of sample powder in the container, and put it in each container.
  • acetoaldehyde was introduced into ⁇ m and irradiated with blue light using a blue LED with a peak wavelength of 470 nm on the acid ⁇ tungsten powder. After 0.5 hour (30 minutes), the remaining amount of acetoaldehyde was The residual rate was determined by measuring with a gas monitor.
  • line a is sample 7
  • line b is sample 8
  • line c is a comparative example in which no photocatalyst is used and no light is irradiated.
  • the remaining rate at 5 hours is 38% for sample 7 (example), 70% for sample 8 (comparative example), and 99% for comparative example.
  • Sample 7 was mainly composed of monoclinic crystals and Sample 8 was mainly composed of triclinic crystals. From this result, it is preferable that the monocrystalline tungsten powder has a monoclinic crystal as the main phase.
  • the first decomposition ability test was performed using the sample 2 when the amount of light to be irradiated was changed, and the change in the decomposition ability was examined.
  • the results are shown in Tables 3 and 4 below.
  • Fig. 25 shows the decomposition ability test when the amount of blue light emitting diode in Table 3 is changed.
  • Lines a, b, c, d, e, and f are measurement results with the amount of light irradiated (mWZcm 2 ) set to 0.1, 1, 3, 5, 10, respectively. From FIG. 25, it can be seen that as the amount of light increases, the disassembly speed increases. However, when it exceeded 5 mWZcm 2 , it was divided that it was not so big.
  • the composition was prepared. For each sample with different mixing ratios, the first decomposition ability test was performed when excited by blue LED or sunlight, and the difference in ability was examined. The results are shown in Table 5 below.
  • FIG. 26 is a conceptual diagram showing an embodiment of the deodorizing apparatus of the present invention.
  • reference numeral 91 denotes a deodorizing filter.
  • the lamp 92 is disposed on the side wall side of the deodorizing filter 91.
  • the deodorizing filter 91 and the lamp 92 are accommodated in a deodorizing apparatus main body 93 as a case.
  • the deodorizing filter 91 has a mean particle size of 0.05 to 0.1 111 on the base body on which the surface can be vented so that the air can be deodorized when air flows.
  • the deodorizing filter 91 is allowed to have a dust collecting function.
  • a dust collection filter may be arranged in front of the ventilation of the deodorizing filter 91.
  • the photocatalyst material used in the present embodiment was a material that showed a resolving power of 90% or more in the first decomposing ability test and a remaining amount of 40% or less in the second decomposing ability test.
  • the lamp 92 irradiates light containing visible light to the deodorizing filter 91 to activate the photocatalytic film, and a fluorescent lamp, a high-pressure mercury lamp, a light emitting diode, or the like can be used.
  • the deodorizing apparatus main body 93 includes air blowing means, a power source, control means, and the like. Then, when the air passes through the deodorizing filter 91, the odorous gas is decomposed by the deodorizing filter 1 and deodorized by the photocatalytic film of the deodorizing filter 91.
  • FIG. 27 is a graph showing the results of measuring the photocatalytic effect in the present embodiment.
  • the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents the concentration of acetonitrile (CH CHO) (ppm
  • the lamp is a germicidal lamp that is an ultraviolet light source, a photocatalyst film mainly composed of titanium dioxide is formed on the deodorization filter (line b), and a photocatalyst film is formed on the deodorization filter. Then, the thing (line c) was measured under the same conditions.
  • the photocatalyst film composed mainly of particles has an excellent effect on the decomposition of cetaldehyde upon irradiation with visible light.
  • FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view of a conceptual main part showing another embodiment of the photocatalyst product of the present invention.
  • reference numeral 94 is a substrate that also has soda lime glass power
  • reference numeral 95 is a photocatalytic film.
  • the photocatalyst film 95 is mainly formed of an acid-tungsten powder having an average particle size of 0.05 to 0 .: Lm, and is formed by forming a film on the substrate 94 by being bound by a binder such as silica fine particles. It is.
  • the oxide tungsten powder used had a decomposition ability of 90% or more in the first decomposition ability test and a residual quantity of 40% or less in the second decomposition ability test.
  • the photocatalytic film 94 When the photocatalytic film 94 is irradiated with light containing visible light having a wavelength of about 400 nm or more, the acid tandastene powder is photoexcited. Electrons excited from the valence band to the conduction band react with oxygen in the air to form superoxide, and the holes left in the valence band react with water or the like to react with OH groups. make. The substance thus produced causes an oxidation reaction with organic substances adhering to the surface of the photocatalytic film. Organic substances are oxidized and decomposed to obtain antifouling, deodorizing and bactericidal effects.
  • ultraviolet light with a wavelength of 350 nm the bactericidal effect is raised by adding a photocatalytic effect.
  • the rate of adsorption on the surface of the photocatalyst determines the sterilization rate, and a large amount of sterilization cannot be expected. Therefore, ultraviolet rays having a wavelength of around 250 nm are preferable.
  • FIG. 29 is a conceptual diagram illustrating the hydrophilicity of the photocatalyst of the present embodiment.
  • Reference numeral 96 denotes water droplets dropped on the photocatalyst film 95.
  • L is a tangent. Therefore, the photocatalyst product of this example can also be applied to sterilization applications, and since it has hydrophilicity, applications that require photocatalytic effects on aqueous solutions as well as gas components. It can be applied to this.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, but in an implementation stage. Can be modified by modifying the components without departing from the scope of the invention. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, the total component force shown in the embodiment may be deleted from some components. In addition, components across different implementation diameters may be combined.

Description

明 細 書
光触媒材料およびそれを用いた光触媒組成物並びに光触媒製品 技術分野
[0001] 本発明は、光触媒材料、光触媒組成物、及び光触媒製品に関する。
背景技術
[0002] 周知の如ぐ光触媒材料にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射すると 、光励起によって伝導帯に電子が生じ、価電帯に正孔が生じる。その結果、この電子 および正孔が粉末表面に拡散し、酸素や水分に接触することで、電子は吸着還元し てスーパーオキサイドァ-オンを生成する。一方、正孔は水分を酸ィ匕してヒドロキシラ ジカルを生成する。これらの生成物が、その酸化還元反応を通して、殺菌力、有機分 解力、親水性を呈するようになる。
[0003] ところで、「バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光」としては、例えば紫外線、可 視光が挙げられる。「光源」としては、例えば太陽光、各種ランプ、発光ダイオードが 使われている。
[0004] 従来、光触媒材料としては、酸ィ匕チタン (TiO )粉末が主として使用されている。し
2
力しながら、酸化チタン粉末のバンドギャップエネルギー（380nm以下の波長）を太 陽光により得ようとすると、その光の 2%程度しか利用できていない。そこで、近年は 酸ィ匕チタン粉末の代わりに、太陽光の主要波長である可視光領域 (400〜800nm) を利用できる光触媒材料として酸ィ匕タングステン (WO )が注目されて 、る。
3
[0005] 例えば、特許文献 1には、スパッタリング法により形成した酸ィ匕タングステン膜を光 触媒として用いることが記載されている。ところで、光触媒が膜であっても光触媒の効 果は得られる。しかし、膜では表面積が稼げないため、単位体積当たりの触媒効果 は小さい。また、スパッタリング法は真空を用いた成膜技術なので、装置が大掛かり であり、コスト高である。更に、スパッタリング法は基材 (被成膜材)を高温下にさらす ため、耐熱性の高い材料 (基材）にし力成膜できないといった問題もあった。
[0006] それに対し、光触媒が酸化タングステン粉末であれば、次の利点を有する。即ち、 粉末表面全体を触媒面として使用できるので、単位体積当たりの触媒効果を向上さ せることができる。また、粉末を榭脂と混合して塗布する方法を採用できるため、基材 を高温下にさらす必要がなぐどこにでも粉末を塗布できる。なお、単位体積当たりの 触媒面を大きくするには、粉末を平均粒径 1 μ m以下の微粒子にすることが効果的 である。
[0007] 酸ィ匕タングステン粉末の微粒子を得る方法としては、例えば特許文献 2が知られて いる。特許文献の段落 0008, 0009には、パラタングステン酸アンモ-ゥム（以下、 A PT)を空気中で熱処理する方法が挙げられている。この方法によれば、 BET比表面 積 3〜5m2/g、酸化タングステンの比重を 7. 3とすれば、平均粒径 0. 2〜0. 3 m の微粒子が得られている。
[0008] ところで、光触媒を励起させる光源としては、前述のように、太陽光、各種発光ダイ オード、各種ランプ等が挙げられる。ここで、光触媒は、所定の波長により励起され触 媒効果を発揮するものである。そのため、光源の波長と光触媒の励起波長が合わな いと、充分な特性が得られない。このような弱点を改善するために、例えば特許文献 3が知られている。特許文献 3には、光触媒と発光物質 (蛍光体等)を混合することに より、光源の波長とは異なる波長を発光物質力 放出させ、その波長により光触媒を 励起させる方法が開示されて 、る。
[0009] 特許文献 3の方法によれば、可視光でほとんど励起されな!、TiO粉末を用いたと
2
しても、昼光色下 (太陽光下)でホルムアルデヒドの分解能力を示すことが開示されて いる。しかしながら、その分解能力は非常に乏しい。具体的には、 50ppmのホルムァ ルデヒドを分解するのに 24時間力かるものであった。
一方、前述のように可視光領域 (波長 400〜800nm)で用いる光触媒として酸ィ匕タ ングステン (WO )が注目されている。この光触媒によれば、確かに可視光領域で
3 一 定の触媒特性は得られて ヽる。
特許文献 1 :特開 2001— 152130号公報
特許文献 2：特開 2002— 293544号公報
特許文献 3：特開 2002— 346394号公報
特許文献 4:特公平 4— 42057号公報
発明の開示 [0010] し力しながら、 V、まだ充分な特性は得られて 、な力つた。例えば、特許文献 4の実 施例 1には、 WO粉末に複写用蛍光灯 (紫外線出力 2. 1W、波長 300〜490nm、
3
主波長 370nm)を照射してァセトアルデヒド lOppmの 90%分解時間 24分の特性を 得ることが開示されている。しかし、 WO粉末が lOOgも必要であった。このような特性
3
では、脱臭等を行う場所に大量の WO粉末を塗布せねばならな力つた。
3
[0011] 本発明は、従来と比べて優れた触媒効果を有した光触媒材料、この光触媒材料を 含有した光触媒組成物、及びこの光触媒材料を用いた省スペース化、軽量化が可 能な光触媒製品を提供することを目的とする。
[0012] 上記目的を達成するために、この発明の光触媒材料およびそれを用いた光触媒組 成物並びに光触媒製品は、下記のとおりである。
(1)請求項 1記載の光触媒材料は、 430〜500nmの波長を含む光を発する光源に より励起される酸化タングステン粉末を主成分とする光触媒材料において、以下に示 す分解能力が 50%以上であることを特徴とする。
[分解能力試験]
容積 3リットルの硝子製容器中に、質量 lgの酸ィ匕タングステン粉末及び 20ppmの ァセトアルデヒド（量 A)を入れ、ピーク波長 460nm士 lOnmの光を 2時間照射後のァ セトアルデヒド (量 B)を測定したときの分解能力（％)：
分解能力（％) = [ (ァセトアルデヒド量 A—ァセトアルデヒド量 B) Zァセトアルデヒド 量 A] X 100
(2)請求項 2記載の光触媒材料は、上記（1)において、上記光源が青色発光半導 体素子を用いた発光ダイオードであることを特徴とする。
(3)請求項 3記載の光触媒材料は、上記（1)において、上記光源が太陽光であるこ とを特徴とする。
(4)請求項 4記載の光触媒材料は、上記（1)において、上記光源が蛍光灯であるこ とを特徴とする。
[0013] (5)請求項 5記載の光触媒材料は、上記（1)乃至 (4)のいずれかにおいて、 430〜
500nmの波長の光量が lmWZcm2以上であることを特徴とする。
(6)請求項 6記載の光触媒材料は、上記（1)乃至（5)のいずれかにおいて、上記分 解能力が 90%以上 100%以下であることを特徴とする。
[0014] (7)請求項 7記載の光触媒材料は、可視光の照射により光触媒励起する酸化タンダ ステン微粒子を主成分とする光触媒材料において、容積 3リットルの気密性容器内に ァセトアルデヒドガスを lOppm導入し、この容器内の質量 0. lgの酸化タングステン 微粒子に青色光を照射して 30分後にァセトアルデヒドの残存率が 50%以下となる分 解能力を有していることを特徴とする。
[0015] (8)請求項 8記載の光触媒材料は、上記（7)にお ヽて、青色光を放射する光源が 4 70nm付近に発光ピークを有する GaN系の発光ダイオードであることを特徴とする。
(9)請求項 9記載の光触媒材料は、上記（1)乃至（8)のいずれかにおいて、単斜晶 を主相とすることを特徴とする。
(10)請求項 10記載の光触媒材料は、上記（1)乃至（9)のいずれかにおいて、平均 粒径が 10 μ m以下であることを特徴とする。
[0016] (11)請求項 11記載の光触媒組成物は、上記（1)乃至（10)のいずれかにおいて、 光触媒材料を 50質量％以上含有したことを特徴とする。
(12)請求項 12記載の光触媒組成物は、上記（11)において、酸化チタン粉末を 50 質量％未満含有したことを特徴とする。
(13)請求項 13記載の光触媒製品は、上記（11)又は（12)のいずれ力 1項に記載 の光触媒組成物を用いたことを特徴とする。
(14)請求項 14記載の光触媒製品は、上記（13)において、有機物、 NOx、 SOxの 少なくとも 1種に触媒効果を有することを特徴とする。
(15)請求項 15記載の光触媒製品は、上記（13)または（14)において、光触媒組 成物を基体表面にバインダーにより結着させたことを特徴とする。
[0017] 本発明によれば、従来と比べて優れた触媒効果を有した光触媒材料、この光触媒 材料を含有した光触媒組成物、及びこの光触媒材料を用いた省スペース化、軽量化 が可能な光触媒製品を提供できる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1A]図 1Aは本発明に係る蛍光ランプの切欠断面を含む断面図を示す。 圆 IB]図 IBは本発明に係る蛍光ランプの一構成である光触媒膜の模式的な断面図 を示す。
圆 2A]図 2Aは本発明に係る脱臭ユニットの概略的な斜視図を示す。
[図 2B]図 2Bは図 2Aの概略的な側面図を示す。
[図 3]図 3は本発明に係る青色発光ダイオード 45の分光スペクトルの一例を示す。
[図 4]図 4は三酸ィ匕タングステン (WO )の三斜晶系と単斜晶系の X線回折パターンの
3
一例を示す。
[図 5]図 5は三酸ィ匕タングステンの結晶構造が異なる場合のァセトアルデヒドガス分解 効果を比較した特性図を示す。
圆 6]図 6は図 5の特性図を得るために用いた測定装置の概略図を示す。
[図 7]図 7は本発明に係る光触媒材料を形成するための製造装置の概略図を示す。
[図 8]図 8は分散後の粒度分布 (粒子径と頻度、通過分積算との関係)を示すグラフ である。
[図 9]図 9は WO
3分散塗料の粒度分布 (粒子径と頻度、通過分積算との関係)を示す グラフである。
[図 10]図 10は、第 3の実施形態により得られた粒状原料としてのメタタングステン酸ァ ンモニゥムの顕微鏡写真を示す。
圆 11]図 11は第 3の実施形態により得られた粒状原料を 800°C、 1〜10分の急加熱 短時間の熱処理によって得られた単斜晶系型 WO結晶光触媒微粒子の顕微鏡写
3
真を示す。
[図 12]図 12は第 4の実施形態における焼成温度を 600°C、 700°C、 800°C、 900°C と変化させた場合の各三酸化タングステン光触媒微粒子の、ァセトアルデヒドガス分 解性能を示す特性図である。
[図 13]図 13は第 4の実施形態における焼成温度を 800°C、 900°C、 1000°Cと変化さ せた場合の各三酸ィ匕タングステン光触媒微粒子の、ァセトアルデヒドガス分解性能を 示す特性図を示す。
圆 14]図 14は焼成時間を 30秒、 1分、 5分、 10分、 15分と変化させた場合の、ァセト アルデヒドガス分解性能を示す特性図を示す。 [図 15]図 15は第 6の実施形態による WO光触媒を用いた場合、 TiO光触媒を用い
3 2
た場合の波長と反射率との関係を示す図。
[図 16]図 16は第 6の実施形態に係る照明器具の分解状態の斜視図を示す。
[図 17]図 17は図 16の要部の拡大断面図を示す。
[図 18]図 18は第 7の実施形態による照明器具と TiO光触媒付蛍光ランプ、 TiO光
2 2 触媒付蛍光ランプ、及び TiO光触媒付照明器具と TiO光触媒付蛍光ランプによる
2 2
時間とァセトアルデヒド残存率との関係を示す。
[図 19]図 19は本発明の試験に用いる青色発光ダイオードの青色ピーク波長の一例 を示す。
[図 20]図 20は本発明の試験に用いる緑青色発光ダイオードの緑青色ピーク波長の 一例を示す。
[図 21]図 21は本実施形態に力かる試料 1〜6の青色発光ダイオードにより励起させ た場合の第 1の分解能力試験を示す。
[図 22]図 22は本実施形態に力かる試料 1〜6の太陽光により励起させた場合の第 1 の分解能力試験を示す。
[図 23]図 23は本実施例に力かる試料 1〜6の蛍光灯により励起させた場合の第 1の 分解能力試験を示す。
[図 24]図 24は本実施形態に力かる試料 1〜6の緑色発光ダイオードにより励起させ た場合の第 1の分解能力試験を示す図。
[図 25]図 25は本実施形態に力かる試料 2について、青色発光ダイオードによる照射 光量を変えた場合の第 1の分解能力試験の一例を示す。
[図 26]図 26は本実施形態に力かる消臭装置の一実施形態を示す。
[図 27]図 27は本実施形態に力かる消臭装置のァセトアルデヒドの分解能力を示す。
[図 28]図 28は本実施形態にカゝかる他の光触媒製品の一実施形態を示す。
[図 29]図 29は本実施形態に力かる光触媒製品の親水性の一例を示す。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[蛍光ランプの構成] 図 1ABは、本発明に係る蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。具体的 には、図 1Aは切欠断面を含む断面図、図 1Bは前記蛍光ランプの一構成である光触 媒膜の模式的な断面図を示す。
図中の符番 10は光触媒製品としての蛍光ランプを示す。蛍光ランプ 10は、蛍光ラ ンプ本体 20と、この蛍光ランプ本体 20の表面に形成された光触媒膜 30とから構成さ れている。前記蛍光ランプ本体 20は、透光性放電容器 11と、蛍光体層 12と、一対の 電極 13, 13と、図示しない放電媒体と、口金 14から構成されている。
[0020] 前記透光性放電容器 11は、細長いガラスノ レブ 11a及び一対のフレアステム l ib によって構成されている。前記ガラスバルブ 11aはソーダライムガラス力もなる。前記 フレアステム l ibは、排気管と、フレアと、内部導入線と、外部導入線を備えている。 前記排気管は、透光性放電容器 11の内外を連通して、透光性放電容器 11の内部 を排気し、かつ、放電媒体を封入するのに用いられる。そして、排気管は、放電媒体 を封入した後に封止される。前記フレアは、ガラスバルブ 11aの両端に封着されて透 光性放電容器 11を形成している。前記内部導入線は、基端がフレアステム l ibの内 部に気密に埋設され、かつ、外部導入線に接続している。前記外部導入線は、先端 力 Sフレアステム 1 lbに埋設され、基端が透光性放電容器 11の外部へ導出されて!、る
[0021] 前記蛍光体層 12は、 3波長発光形蛍光体からなり、透光性放電容器 11の内面に 形成されている。 3波長発光形蛍光体は、青色発光用が BaMgAl O ： Eu、緑色発
16 27
光用が LaPO： Ce, Tb、赤色発光用が Y O： Euである。一対の電極 13， 13は、透
4 2 3
光性放電容器 11の両端内部において、離間対向する一対の内部導入線の先端部 間に継線されている。また、電極 13は、タングステンのコイルフィラメントと、コイルフィ ラメントに被着された電子放射性物質力 なる。
[0022] 前記放電媒体は、水銀及びアルゴン力 なり、透光性放電容器 11の内部に封入さ れている。水銀は、その適量力 S排気管を経由して封入される。アルゴンは、約 300Pa 封入されている。前記口金 14は、口金本体 14aと一対の口金ピン 14b, 14bからなる 。口金本体 14aは、キャップ状をなしていて、透光性放電容器 11の両端部に接着さ れている。一対の口金ピン 14b, 14bは、口金本体 14aに互いに絶縁関係に支持さ れて 、るとともに、それぞれ外部導入線に接続して 、る。
[0023] 前記光触媒膜 30は、三酸ィ匕タングステン微粒子 (平均粒径 : 0. l ^ m)を主成分と した光触媒塗料力もなる膜である。光触媒膜 30の膜厚は約 0. 5〜3 ;ζ ΐηである。前 記三酸ィ匕タングステン微粒子は、塗装完了後でも単斜晶系の結晶構造を維持して ヽ る。前記光触媒膜 30は、光触媒微粒子 21とアルミナ微粒子、シリカ微粒子またはジ ルコユア微粒子等の紫外線または可視光の透過特性のよいバインダー 22とから形 成されている。前記光触媒微粒子 21は、三酸ィ匕タングステン微粒子 21aと、この三酸 化タングステン微粒子 21aの表面に添着された炭酸カルシウム微粒子 21bから構成 されている。なお、バインダー 22は、三酸化タングステン微粒子 21aに対して 10〜5 0質量0 /0の範囲で添加される。また、ノインダー 22にアクリル変性シリコンゃシリコー ン系榭脂を用いると、 20〜200°Cで硬化する光触媒膜にすることができる。また、炭 酸カルシウム微粒子 21bは NOx (窒素酸化物）や SOx (硫黄酸化物）を吸着する物 質として機能するものであり、 NOxや SOxによる三酸ィ匕タングステン微粒子 21aの劣 化抑制が必要なければ、炭酸カルシウム微粒子 21bの添着は必須ではな 、。
[0024] [脱臭ユニットの構成]
図 2ABは、本発明に係る脱臭ユニットの構成を模式的に示す説明図である。具体 的には、図 2Aは前記脱臭ユニットの概略的な斜視図、図 2Bは図 2Aの概略的な側 面図を示す。なお、図 2Bでは、便宜上、三酸ィ匕タングステン微粒子を図示していな い。
図中の符番 41は光触媒製品としての脱臭ユニットを示す。脱臭ユニット 41は、上下 の平坦なメッシュ状の第 1 ·第 2のフィルター 42a, 42bと、これらのフィルター 42a, 42 b間に配置された断面波板状の第 3のフィルター 43を備えている。本発明による三酸 化タングステン微粒子（平均粒径： 0. 1 m) 44は、前記各フィルター 42a, 42b, 43 に担持されている。複数の GaN青色発光ダイオード 45は、前記第 2のフィルター 42 bの下側に配置されている。なお、このダイオード 45の代わりに青色光で励起される 蛍光体を使用した白色発光ダイオードを配置してもよ 、。こうした構成の脱臭ユニット において、空気が第 1 ·第 2のフィルター 42a, 42b間の第 3のフィルター 43を例えば 左側から右側へ通過する際、空気が各フィルターに担持された三酸化タングステン 微粒子に触れることにより脱臭が行われる。
[0025] 本発明にお!/、て、三酸化タングステン (WO )微粒子の平均粒径は 0. 5 μ m以下
3
であり、好ましくは 0. 1 μ m以下とする。ここで、平均粒径が 0. 5 μ mを超えると、微 粒子の表面で反応が起こる確率が減少し、十分な触媒効果が得られない。また、前 記三酸ィ匕タングステンの結晶構造は単斜晶系である力 これは例えばすり鉢で擦つ ただけで三斜晶系に変りやすいので、単斜晶系を維持することが重要である。図 3は 、図 2の脱臭ユニットで使用した青色発光ダイオード 45の分光スペクトルを示す。図 3 より、青色発光ダイオード 45の放射光が約 470nm近傍で比エネルギーがピークを 持つことが分かる。
[0026] 図 4は、三酸ィ匕タングステン (WO )の三斜晶系と単斜晶系の X線回折パターンを
3
示すグラフである。 X線回折パターンの測定は、 X線として CuK a線（λ = 0.15418n m)を用いて入射 X線に対して試料を 0回転させると同時に、比例計数管力もなる検 出部を 2 Θ回転させるゴニォメーターによって回折角度（2 Θ )毎の X線強度 (CPS) を測定した。なお、図 4中、上側が三斜晶系 WO、下側が単斜晶系 WOの場合を示
3 3 す。
[0027] 図 4から明らかなように、三斜晶系及び単斜晶系の三酸化タングステンの夫々の回 折パターンを比較すると、大部分が類似している。しかし、回折角度 2 Θ力 ¾0〜35° の範囲でパターンが大きく異なっていることが確認できる。特に、 2 0 = 34. 155° に 単斜晶系特有の高いピーク、三斜晶系特有の小さい複数のピークがあり、その差が 明らかである。また、単斜晶系の三酸化タングステンの場合には、 2 Θ力 ¾0〜35° の範囲でピークが 2箇所であるのに対し、三斜晶系の三酸ィ匕タングステンの場合には 、同範囲でピークが 3箇所以上であることが確認できる。さらに、 2 Θ力 30〜35° の 範囲のピーク値に対する 2 0力 ¾0〜35° の範囲に現れるピーク値の比率について は、三斜晶系の三酸ィ匕タングステンの場合には 50〜60%と低いのに対し、単斜晶 系の三酸化タングステンの場合には 70〜95%であり、ピーク値の差が小さかった。
[0028] 図 5は、三酸ィ匕タングステンの結晶構造が異なる場合のァセトアルデヒドガス分解効 果を比較した特性図である。図 5中、線 aは本発明の単斜晶系 WO微粒子（図 4のグ
3
ラフの下側）、線 bは比較例である三斜晶系 WO微粒子（図 4のグラフの上側）、線 c は光触媒を用いることなく光も照射しない場合を示す。図 6は、図 5の特性図を得るた めに用いた測定装置の概略図を示す。図中の符番 1はデシケーターを示す。デシケ 一ター 1の中に光触媒入りシャーレ 2が収納されている。このシャーレ 2の下部のデシ ケーター 1内にはファン 3が配置されている。デシケーター 1の上部、側部には、配管 4を介してマルチガスモニター 5が接続されている。また、デシケーター 1の斜め上部 には、光触媒に光を照射する青色 LED光源 6が取り付けられて 、る。
[0029] なお、上記測定装置の仕様は次の通りである。
•測定 BOX容量： 3000cc
•使用光源 ：青色 LED
'測定器 ：マノレチガスモニター
•導入ガス ：ァセトアルデヒド 1 Oppm相当
'青色 LED : 0. 88mW/cm2 (UV-42)
0. OOlmW/cm2 (UV- 35)
'三酸ィ匕タングステン微粒子粉末量: 0. lg
図 5より、線 aは線 bと比べてガス分解効果が高いことが分かる。従って、本発明によ る単斜晶系三酸ィ匕タングステン微粒子の方が可視光を照射したときの光触媒効果が 大きいことが明らかである。
[0030] 本発明の光触媒塗料としては、前記三酸ィ匕タングステン微粒子を使用し、塗装完 了後に三酸ィ匕タングステン微粒子が単斜晶系の結晶構造を維持した構成のものが 挙げられる。光触媒塗料は、光触媒の VOC除去を含め優れた機能をもつので、例え ば空気清浄機に使用される脱臭フィルタに使用するのに適して 、る。
本発明の光触媒体としては、前記光触媒塗料を基体表面に塗布して光触媒膜が 形成された構成のものが挙げられる。ここで、光触媒体としては、例えば蛍光ランプ 等の管球製品、窓ガラス，鏡，タイル等の建材、衛生用品、空調機器や脱臭器のフィ ルター部品、光学機器等が挙げられるが、適用可能な用途、カテゴリ一はこれらに限 られるものではない。
[0031] 本発明の光触媒製品としては、前記光触媒塗料と、 GaN青色発光ダイオードまた は青色光で励起される蛍光体を使用した白色発光ダイオードを組み合せた構成のも の、あるいは、前記光触媒フィルターと、 GaN青色発光ダイオードまたは青色光で励 起される蛍光体を使用した白色発光ダイオードを組み合せた構成のものが挙げられ る。ここで、光触媒製品とは、具体的には例えば蛍光ランプや照明器具や脱臭ュ-ッ 卜を示す。
[0032] [光触媒微粒子の製造装置]
本発明において、光触媒微粒子は、例えば図 7に示す製造装置を用いて製造され る。この製造装置は、スプレードライヤー本体 Aと、気体液体混合部 Bと、加圧空気導 入部 Cと、溶液導入部 Dと、粒体回収部 Eとから構成されている。図中の符番 51は、 上部に分配器 52を備えた乾燥チャンバ一を示す。ここで、分配器 52は、乾燥チャン バー 51を 200°Cに加熱するためのエアー導入口の働きをする。乾燥チャンバ一 51 には、噴霧ノズル 53、及び電磁弁 54を介装した配管 55aが分配器 52を貫通するよう に配置されている。前記配管 55aは、水溶液を加圧し、霧化させるだけのエアー導入 口の働きをする。前記乾燥チャンバ一 51の上部には、配管 55bにより給気されるよう になっている。前記配管 55bは、水溶液とエアーを加熱するための熱風給気口の働 きをする。前記配管 55aは、途中で-一ドル弁 56を介装した配管 55cに分岐されて いる。
[0033] 前記配管 55cは、噴霧ノズル 53の上部と連結されている。噴霧ノズル 53の上部に は、試料 57をポンプ 58により噴霧ノズル 53内に供給するチューブ 59が接続されて いる。噴霧ノズル 53内に供給される試料 57の量は、ポンプ 58により適宜調節できる ようになつている。前記乾燥チャンバ一 51の側部には、噴霧ノズル 53から霧状に噴 霧された生成物を取り出すサイクロン 60が連結されている。更に、サイクロン 60には 、光触媒微粒子を収集する生成物容器 61と、排気のためのァスピレータ 62が接続さ れている。
[0034] 図示しない温度センサーは、前記乾燥チャンバ一 51の入口側、出口側に配置され ている。前記温度センサーにより、乾燥チャンバ一 51へ供給する空気の温度、サイク ロン 60に送られる光触媒微粒子の雰囲気温度が測定される。また、配管 55c内に供 給される空気は、噴霧ノズル 53の上部側でチューブ 59内に供給される試料 57と混 合され、噴霧ノズル 53の下部力も霧状に噴出される。 [0035] こうした構成の製造装置を用いて光触媒微粒子を製造する場合は、次のように行う 。まず、 1〜20重量％のパラタングステン酸アンモ-ゥム水溶液 (試料)を、加圧空気 とともに噴霧ノズル 53内に送り、例えば 200°C熱風雰囲気中で噴霧ノズル 53の先端 からスプレーして粒径 1〜10 mに噴霧させ、粒状原料を生成する。この際、配管 5 5aから噴霧ノズル 53の先端付近に加圧空気を送り、噴霧ノズル 53から噴霧される粒 状原料に酸素を供給する。次に、乾燥チャンバ一 51内で 700〜800°Cで 1〜10分 間加熱処理を行ない、三酸ィ匕タングステン微粒子を主成分とし、該微粒子の平均粒 径が 0.： mで、結晶構造が単斜晶系の光触媒微粒子を形成する。つづいて、ァス ビレータ 62で乾燥チャンバ一 51内の排気を行 、ながら、乾燥チャンバ一 51内の光 触媒微粒子をサイクロン 60より生成物容器 61内に収集する。
[0036] 本発明者等の研究によると、酸ィ匕タングステン (WO )粉末の中でも触媒特性に差
3
があることが分力つた。具体的には、酸ィ匕タングステン粉末において波長 430〜500 nmの光を照射した際の触媒効果 (分解能力）に差があることを見出したのである。本 発明では、上記光を酸化タングステン粉末に照射すると、酸化タングステン粉末が励 起される。
[0037] つまり、本発明では波長 430〜500nmの光を照射した際の触媒効果 (分解能力） により、酸ィ匕タングステン粉末を選別し、優れた特性を有する光触媒材料を得ることを 可能とする。また、優れた分解能力を有する酸化タングステン粉末を用いるので、従 来と比べ、省スペース、軽量ィ匕が可能な光触媒製品を提供することを可能とするもの である。
[0038] [光触媒材料 (第 1の光触媒材料) ]
本発明の第 1の光触媒材料は、上記（1)に記載したとおりである。
本発明者等は、 430〜500nmの波長の中で特にピーク波長 460nm± 10nmの光 を照射することにより、分解能力の差がより顕著に現れることを見出した。
太陽光は、紫外線〜可視光領域 (300〜800nm)の光が混在して照射される。そ のため、 430〜500nmの範囲のみの光を照射することはできない。また、通常の蛍 光灯は水銀を励起源とし、ハロリン酸カルシウム蛍光体 (Ba, Ca, Mg) (PO ) - C
10 4 6 12
： Eu を ffllヽて！/ヽる。こ ような 丁 ¾：、 420〜470nm、 550〜580nm ({&し、 ^ 銀自体によるピークは除く）の 2つの範囲にピーク波長を有する。この 2つの光により 白色光を得ている。蛍光灯においても 2つの光が混在している。そのため、 430-50 Onmの範囲のみの光を照射することはできない。
[0039] このため、従来は、 430〜500nmの光のみを照射した際の触媒効果については何 ら検討されていな力つた。例えば、 2つ以上の波長（この場合、青色、緑色、黄色、赤 色領域の波長）が混在していた場合、 430〜500nmの励起のみによる触媒効果を 確認することはできない。
[0040] 本発明者等では、酸ィ匕タングステン粉末は 430〜500nmの励起のみによる触媒効 果に差があることを初めて見出したのである。
光源としては、発光ダイオードが好適である。発光ダイオードは半導体素子である ため、蛍光灯のように水銀を使用することがない。従って、環境にやさしぐ蛍光灯の 代替品として開発が進められている。その中でも青色発光ダイオード (B— LED)は、 安定して青色光 (波長 430〜500nm)を供給することができることが確認されて！、る。
[0041] 従来、光触媒用の光源として B— LEDは試されておらず、酸ィ匕タングステン粉末の 430〜500nm単独光による触媒効果は検証されていな力つた。本発明では、光源と して B— LEDを用い、酸ィ匕タングステン粉末の触媒効果を検討した。その結果、本発 明者等は、同じにみえる酸ィ匕タングステン粉末であったとしても触媒効果に差がある ことを見出した。
[0042] [光触媒材料 (第 2の光触媒材料) ]
本発明の第 2の光触媒材料は、上記 (7)に記載したとおりである。
第 2の光触媒材料において、青色光を放射する光源としては、 470nm付近に発光 ピークを有する GaN系の発光ダイオードであることが好ましい。平均粒径は、 10 以下であることが好ましい。また、単斜晶を主相とすることが好ましい。
[0043] 本発明にお 、て、分解能力試験は次のように行う。
[第 1の光触媒材料を見出す分解能力試験方法 (第 1の分解能力試験) ] 1)まず、硝子製容器として、 3リットルのものを用意する。また、硝子製容器としては 、気密性が高ぐピーク波長 460nm± 10nmの光を透過するものであれば特に限定 されるものではないが、有機物等との反応が置き難いパイレックス（コーユング社の登 録商標)製が好ましい。
2)次に、硝子製容器の中に酸ィ匕タングステン粉末 lg、ァセトアルデヒド 20ppm (ァ セトアルデヒド量 A)を入れる。
3)つづいて、ピーク波長 460nm± 10nmの光を 2時間照射後のァセトアルデヒド 量 Bを測定し、下記式により分解能力（％)を測定する。
分解能力（％) = [ (ァセトアルデヒド量 A—ァセトアルデヒド量 B) Zァセトアルデヒド 量 A] X 100
ァセトアルデヒド量の測定には、マルチガスモニターを使用する。
[0044] 本発明では、初期のァセトアルデヒド量 A (20ppm)を基準とし、ピーク波長 460nm 士 lOnmの光を 2時間照射後の残存したァセトアルデヒド量（ァセトアルデヒド量 B)を 測定する。そして、残存したァセトアルデヒド量が 50%以下 (分解能力 50%以下）に なったものを識別する。
[0045] 本発明の試験方法において重要なのは、酸ィ匕タングステン粉末量 lgと初期ァセト アルデヒド量 20ppmである。 lgと少量の酸化タングステン粉末で 20ppmのァセトァ ルデヒドをどの程度分解できるかを確認する。この際、ピーク波長 460nm± 10nmの 光を用いると、特性の差が明確に現れるのである。
[0046] また、一度に lgを越えた量の酸ィ匕タングステン粉末について試験を行う場合は、そ の量に応じてァセトアルデヒド量を増やして行う。その際、必要に応じて硝子製容器 のサイズを大きくしてもよい。但し、一度に測定する量があまり大きくなり過ぎると、容 器の底の方に存在する酸ィ匕タングステン粉末がァセトアルデヒドと接触しない可能性 もある。従って、一度に測定する量は 500gを上限とすることが好ましい。 500gを超え た量を測定する際は、 500g以下に、好ましくは lOOg以下に分割して測定する方法 がよい。
[0047] また、簡易的には、任意に抽出した lgを測定する行為を 10回（10箇所)行うことに より、対応しても良い。更に、粉末の配置状態も厚さ lmm以下、好ましくは 0. 5mm 以下となるように敷くことが必要である。なお、酸化タングステン粉末が lg未満のとき は後述の第 2の分解能力試験を適用するのが好ましい。
[0048] ピーク波長 460nm± 10nmの光としては、この範囲にピーク波長があれば特に限 定されるものではないが、好ましくは図 19に示したような波形である。図 19のような波 形を提供する光源としては、青色発光ダイオード (B— LED)が挙げられる。また、波 形としては、半値幅が 50nm以下になるようなシャープな波形であることが好まし 、。 シャープな波形であれば前述の分解能力試験を行った際の分解能力の良否に差が 出易い。
[0049] 光の出力は lmWZcm2以上であることが好ましい。光の出力が lmWZcm2未満 の場合、光を照射している効果を得難ぐ分解能力を正確に判断し難い。光の出力 は、好ましくは 2〜5mWZcm2である。試験を行う上で、 5mWZcm2を超えた出力の 光を照射しても問題は無い。しかし、それ以上の効果がなぐ電力の無駄遣いになる ので前記範囲が好ましい。
以上のような分解能力試験により、分解能力 50%以上、さらに好ましくは 90%以上 100%以下のものを選別することにより、優れた光触媒材料を得ることが可能となる。
[0050] [第 2の光触媒材料を見出す分解能力試験方法 (第 2の分解能力試験) ]
1)まず、容積 3リットルの気密性容器を用意する。この気密性容器は硝子製容器、 特にパイレックス製が好まし 、。
2)つづいて、この容器内に質量 0. lgの酸ィ匕タングステン微粒子 (例えば、平均粒 径 0. 5 m以下）を入れる。
3)次に、ァセトアルデヒドを lOppm導入し、酸ィ匕タングステン微粒子に光源より青 色光を照射して 30分後にァセトアルデヒドの残存量を測定し、残存率を求める。残存 率（％)は、次の式より求める。
残存率 = [ (lOppm— 30分後に残存したァセトアルデヒド量 ppm) ZlOppm] X 1 00
なお、青色光を放射する光源としては、 470nm付近に発光ピークを有する GaN系 の発光ダイオードであることが好まし 、。
[0051] 残存率は 50%以下、好ましくは 40%以下である。このような特性を有するものを選 別することにより、優れた光触媒材料を得ることが可能となる。第 2の分解能力試験は 、酸ィ匕タングステン粉末が 0. lgと少量のため、測定時間を 30分とした。第 1の分解 能力試験のように酸ィ匕タングステン粉末が lgと比較的多 、場合、 lOppmのァセトァ ルデヒドでは一気に分解してしまい分解能力の差を求め難い。また、ァセトアルデヒド の残存量は、マルチガスモニターを用いて測定する。
[0052] [第 3の分解能力試験]
第 1の分解能力試験及び第 2の分解能力試験は、気密性容器を用いて密閉された 空間で分解能力を測定する方法である。それに対して、第 3の分解能力試験として、 ガスを流しながら測定する方法もある。そのような方法の具体例として JIS—R— 170 1 - 1 (2004)がある。この JISは窒素酸ィ匕物の除去性能 (分解能力）を測定するため のものである力 ァセトアルデヒド等の有機物の分解能力試験にも適用可能である。
[0053] JIS— R— 1701— 1に準じた方法を行う場合、容器は当言 ISに「光照射容器」とし て規定されたものを用いることが好まし 、。第 3の分解能力試験は次のように行う。
1)まず、測定試料として光触媒材料 lgを 50 X 100mmのガラス板上に均一に塗布 し、容器内に収納する。
2)次に、容器のガス供給ロカも分解ガスとして、ァセトアルデヒドを 0. 1〜： LOppm 含有した空気を一定の流速 (lZmin)で流し込む。また、光触媒材料にはピーク波長 460nm士 10nmの光を照射する。光の照射時間が 60分になったところで容器ガス 供給口でのァセトアルデヒド濃度 [I ]と容器のガス排出口でのァセトアルデヒド濃度 [
0
I]を測定する。その上で下記式より分解能力（ μ g/m2)を求める。
分解能力 = (K/S) [ ( [I ] [I] ) X流速 (1/min) X照射時間 (60min) X m]/2 o
2. 4
式中、 Kは cm2を m2に変換する係数であり、 K= 10000である。 Sはガラス板上の 光触媒材料の面積であり、 S = 50cm2である。容器ガス供給口でのァセトアルデヒド 濃度 [10]と容器のガス排出口でのァセトアルデヒド濃度 [I]はそれぞれ (体積 ppm) であり、 mはァセトアルデヒドの分子量である。
[0054] 上記式は分解能力を分解したァセトアルデヒド量の絶対値を測定する方法である。
また、この式 ίお IS— R— 1701— 1 (2004) 7.試験結果の計算の a)試験片による窒 素酸ィ匕物吸着量に記載の（1)式に準じたものである。この絶対値から分解能力を％ に換算しても良い。また、ピーク波長 460nm± 10nmの光を照射する光源としては、 青色 LEDが好ましい。 [0055] 第 3の分解能力試験 iS法に準じて 、るので、測定方法としての信頼性は高!、。 しかしながら、試料の調整、流速の調整、ァセトアルデヒドの初期濃度 (ァセトアルデ ヒドを含有する空気)の調整など調整事項が煩雑である。そのため、本発明では第 1 または第 2の分解能力試験を採用した。なお、第 1の分解能力試験と第 3の分解能力 試験 (測定値力も0 /0に換算)の測定結果の差は ± 5%程度であった。
[0056] 光触媒材料は平均粒径 10 m以下が好ましぐさらに好ましくは平均粒径 1 μ m以 下、さらには 0. 5 m以下である。平均粒径が小さくなると粉末の表面積が大きくなる ので触媒効果が増加する。
[0057] 本発明にお 、て、単斜晶を主相とする酸ィ匕タングステン粉末であることが好まし!/、。
単斜晶を主相とする酸ィ匕タングステン粉末を 50質量％以上、さらには 70質量％以上 具備する光触媒材料であることが好ましい。酸ィ匕タングステン粉末には、単斜晶の他 に三斜晶がある。本発明の酸化タングステン粉末 (光触媒材料)は三斜晶系が混在 していても良いが、好ましくは単斜晶を主相とすることである。単斜晶を主相とするも のは、第 1及び第 2 (更には第 3)の分解能力試験での選別が行い易い。
[0058] [酸化タングステン粉末の製造方法]
次に、酸化タングステン粉末の製造方法について説明する。製造方法は、前述の 分解能力試験を行って選別する方法が最も好ましい方法である。
選別する前の酸ィ匕タングステン粉末に関しては、例えば、（a)金属タングステンを直 接酸化する方法、 (b)パラタングステン酸アンモ-ゥム (APT)等のタングステン化合 物を空気中で熱分解して酸化物を得る方法が挙げられる。 Vヽずれの方法でも酸化タ ングステン (WO )粉末を得ることができる。
3
[0059] APTを使う製法としては、例えば次のものが挙げられる。まず、 APTをビーズミルや 遊星ミル等で粉砕し、遠心分離により分級する。次に、この微粒子を大気中で 400〜 600°Cで熱処理する。これ〖こより、平均粒径 0. 01〜0. で、結晶構造が単斜晶 系の結晶構造を持つ酸ィ匕タングステン微粒子力もなる光触媒粉体が生成できる。
[0060] また、他の方法としては、次の（1) , (2)の方法がある。
(1) 1〜20質量％の APT水溶液を、高温雰囲気中で噴霧して粒状原料を生成する 工程と、この粒状原料を 700〜800°Cで 1〜： LO分間加熱処理を行う工程を具備する 方法。これにより、結晶構造が単斜晶系の酸ィ匕タングステン粉末が得られる。
(2) APTを水系溶媒に溶解させた後、再結晶化を行う工程と、この結晶を 600°C以 上、 15秒以上の条件で焼成する工程を具備する方法。これにより、酸化タングステン 粉末が得られる。
いずれの方法でも熱処理条件等を調整することにより、単斜晶系酸化タングステン を得ることが可能である。なお、前記製法では平均粒径 0. 1 μ mの酸化タングステン 粉末が得られる。しかし、製法や製造条件によって得られた酸化タングステン粉末の 粒径が大きい場合は、分級して平均粒径 10 m以下、好ましくは 1 μ m以下の粉末 を得ることが好まし ヽ。
以上のような光触媒材料は、優れた光触媒効果を有していることから、有機物、 NO x、 SOxなどの分解が可能である。
[0061] [光触媒組成物]
本発明の光触媒組成物は、上記 (11)のように、光触媒材料を 50質量％以上含有し ている。光触媒材料が 50質量％未満では、十分な光触媒効果が得られない。また、 この光触媒組成物は、酸化チタン粉末を 50質量％未満含有してもよ 、。
[0062] [光触媒製品]
本発明の光触媒製品は、上記 (14)の通りである。上記光触媒組成物は光触媒製品 に好適であり、有機物、 NOx、 SOxの少なくとも 1種に触媒効果を有する。
本発明の光触媒材料を光触媒製品に適用する際は、 430〜500nmの波長を含む 光を発する光源を有する環境であれば特に限定されるものではな 、。励起源 (光源） としては、 430〜500nmの波長を含む光を有するものであればよい。光源としては、 例えば、青色発光半導体素子 (例えば、青色発光ダイオード、青色半導体レーザ)、 太陽光、各種蛍光灯が挙げられる。また、 430〜500nmの波長の光量は、 lmWZc m2以上であることが好まし 、。
[0063] また、光触媒製品にする際、 430〜500nmの波長の光量が lmWZcm2以上、さら には 5mWZcm2以上と光量の大きな環境であれば、本発明の光触媒材料を 50質 量％以上含有した光触媒組成物でよい。なお、酸ィ匕タングステン粉末中の本発明の 光触媒材料の割合が 90%以上、さらには 100%と多くなるほど良いことは言うまでも 無い。
[0064] また、太陽光のように紫外線領域を含む光源下で使用する場合、酸化チタン (TiO
2
)粉末を 50質量％未満含有した光触媒組成物を用いても良 ヽ。本発明の光触媒製 品は、基体表面に酸ィ匕タングステン粉末を所定のバインダーにより結着させて成膜さ れた光触媒膜を具備していることが好ましい。光触媒体の基体は、光触媒膜を担持 するもので、元来光触媒材料と異なる他の機能のために形成されるものである。即ち 、基体は機能材であることを許容する。
[0065] 機能材としては、例えばタイル、窓ガラス、天井パネル等の建築材ゃ、厨房用及び 衛生用の器材、家電機器、照明用器材、消臭用又は集塵用フィルタ一等さまざまな 任意所望の部材が挙げられる。
[0066] 光触媒材料である酸化タングステン粉末を用いて光触媒膜を形成する場合、光触 媒物質を直接焼成して焼結により基体に結着させることもできる。しかし、適当なバイ ンダーを用いて基体と光触媒材料との間を結合させて成膜すると、製造が容易にな る。また、直接焼成のように高温下に晒さないで済むので、熱に弱い基材上にも成膜 することができる。
[0067] 光触媒材料からバインダーを用いて光触媒膜を形成する場合、バインダーとしては 、例えば、シリカ（SiO )、はんだガラス、釉薬、低融点金属、熱可塑性合成樹脂を用
2
いることができる。なお、光触媒材料の粉末 (微粒子)を焼成により基体に結着させる ためには、基体は焼成温度に耐えるものを用いる必要があるのはいうまでもない。
[0068] 光触媒材料である酸ィ匕タングステン粉末の 1次粒子を 0. 001-0. 1 μ mとし、表面 が緻密な膜が形成できる。これにより、可視透過率も向上する。光触媒材料である酸 化タングステン粉末の粒度分布がなるべく均一であり、微粒子の形状が真球に近い ものを採用することが好ましい。その結果、光触媒膜の表面にわず力な隙間として形 成される気孔の半径が一定に揃う。従って、例えばァセトアルデヒドのような分子半径 の小さな臭いのガス分子が光触媒膜の表面の気孔を通過し、速やかに分解される。 この構成によれば、ホルムアルデヒドの消臭即ち分解に対しても効果的である。これ に対して、カーボンやたばこの脂のような粒子半径が 0. 1 μ m以上の汚染物質は上 記気孔に潜り込むことができない。しかし、汚染物質は、光触媒膜の表面に接触して 酸化 ·還元作用により分解される。
[0069] 機能材とは、それ自体が元来光触媒膜とは別の目的のための機能が付与された器 材をいう。機能材としては、例えば、建築材、衛生用機器、厨房用機器、機器用フィ ルター、家電機器、照明用器材が該当する。建築材としては、例えばタイル，床材， 窓材，壁材が挙げられる。衛生用機器としては、例えば洗面台，浴槽，大 '小便器が 挙げられる。厨房用機器としては、例えば流し，調理台，食器戸棚が挙げられる。
[0070] 機器用フィルタ一としては、例えば空気清浄器用フィルター，風呂用循環器用フィ ルター，空気調和装置用フィルター，暖房器用フィルター，消臭器用フィルターが挙 げられる。流体通流孔隙を有するフィルターを基体とし、この基体の表面に酸ィ匕タン ダステン粉末を主成分とする光触媒膜を形成する構成が考えられる。この構成の場 合、フィルターを流通する空気は、なるべく広い面積の光触媒体に接触しながら通流 する。そのため、消臭効果を高めることができる。また、殺菌効果を奏することもできる 。また、フィルターと光触媒体とを別体にして消臭装置を構成することができる。即ち 、光触媒体をフィルターとは別にして通気路中に配設して、流動空気が光触媒体に 接触するようにすればよい。
[0071] また、本発明は、消臭装置を単体として使用する他に、機器に内蔵させることもでき る。例えば、冷蔵庫，空気調和装置，冷房装置，暖房装置，空気清浄装置，加湿器 ,除湿器に内蔵した消臭機能を、消臭装置として扱うことができる。
家電機器としては、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、皿洗い器、コーヒーメーカー、電 気掃除機などである。
照明用器材としては、ランプたとえば蛍光ランプ、照明器具用セード 'グローブ、透 光性カバー、シャンデリア用カバー、反射板、ソケットなどである。
[0072] 照明器具は、特に高気密の屋内において問題になっている VOCを分解できるとい う顕著な作用を奏するから、室内用に好適であるが、汚れ物質分解作用をも併せ持 つから、屋外用の照明器具にも適応する。
本発明の光触媒を家電機器、照明用基材、照明器具に適用すれば、消臭機能等 の光触媒効果を備えた家電機器、照明用基材、照明器具を形成することができる。
[0073] 照明器具本体とは、照明器具力 ランプを除外した残余の部分を意味する。照明 器具は、屋内用、屋外用の区別、及び家庭用、業務用の区別、更には意匠設計によ つて様々な構造及び形状を採用されることは周知である。しかし、これに伴って反射 板、透光力バー、ルーバー、セード及びグローブ等の制光手段を適宜選択して用い る。従って、反射板の有無、透光力バーの有無等、制光部材の構成について、照明 器具本体が備えているかは問わない。但し、照明器具本体は、ランプを支持する部 分、電源を接続する部分及び照明器具を取り付ける部分等をほぼ共通的に備えて いる。
[0074] このように、機能材を基体として酸化タングステン粉末を主成分とする光触媒膜を形 成している。従って、これらの使用中に光触媒膜が少なくとも可視光線を含む光照射 を受けて活性ィ匕する。その結果、消臭、防汚、抗菌等の作用を併せて行うので、生活 空間の衛生向上、清掃容易化などの効果を奏する。
[0075] 次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。
(第 1の実施形態）
第 1の実施形態に係る光触媒粉体は、次のようにして作成した。
まず、パラタングステンアンモ-ゥム塩 (APT)をビーズミルや遊星ミル等で粉砕し、 遠心分離により分級した。次に、この微粒子を大気中で 400〜600°Cで熱処理する ことにより、平均粒径 0. 01〜0. で、結晶構造が単斜晶系の結晶構造を持つ 三酸化タングステン微粒子からなる光触媒粉体が生成精製できる。本実施形態では 、大気中で約 500°Cで熱処理することにより、平均粒径約 0. 1 mの単斜晶系の三 酸ィ匕タングステン微粒子を得ることができた。この工程における粒度分布データは図 8、図 9に示すとおりである。ここで、図 8は分散後の粒度分布 (粒子径と頻度、通過 分積算との関係)を示す図、図 9は WO
3分散塗料の粒度分布 (粒子径と頻度、通過 分積算との関係)を示す図である。図 8及び図 9より、熱処理によって若干結晶成長し て粒度が大きくなることが判明した。
[0076] 第 1の実施形態に係る光触媒粉体によれば、平均粒径が 0. 1 μ mの三酸化タンダ ステン微粒子を主成分とし、結晶構造が単斜晶系であるので、光触媒性能を大幅に 向上しえる可視光応答形の光触媒粉体が得られる。
[0077] (第 2の実施形態） 第 2の実施形態に係る屋内用光触媒塗料は、次のようにして作成した。 まず、三酸化タングステン微粒子と微量の表面処理剤を有機溶剤（ェチルアルコー ル）に混合し、ビーズミルで数時間分散処理した。つづいて、無機質バインダー（ポリ シロキサン)を三酸ィ匕タングステン微粒子に対して 30質量％と有機溶剤（アルコール )と数％の純水を加えて再度分散処理を行い、光触媒塗料を作成した。この後、得ら れた光触媒塗料に炭酸カルシウムと水酸ィ匕マグネシウムを三酸ィ匕タングステンに対し てモル％で 0. 1〜10%の範囲で数種類の量をカ卩えた後、攪拌してサンプルを作成 した。次に、このサンプル塗料をガラス板、アクリル板、蛍光ランプガラス管に塗布し た後、 120〜180°Cで乾燥して、塗膜試料を作成した。
[0078] これらを初期状態として lm3のステンレス製 BOX内に入れ、ガラス板、アクリル板は BLBランプで lmWZcm2の紫外線を照射し、蛍光ランプはそのまま BOX内で点灯 し、ホルムアルデヒドの分解効果を測定した。測定後の試料をガラス板、アクリル板は 室内に放置し、蛍光ランプは通常の事務所で点灯試験を行い、一週間毎にガス分 解性能を測定した。
[0079] 第 2の実施形態によれば、酸ィ匕タングステン微粒子を含む塗料に三酸ィ匕タンダステ ンと比べ SOxや NOxを吸着しやす 、酸ィ匕マグネシウムを適宜添カ卩し、得られた屋内 用光触媒塗料からなる光触媒膜を蛍光ランプ本体に形成した構成にすることにより、 消毒、防汚等の光触媒特有の効果が得られる他、使用中における光触媒膜の劣化 を抑制でき、高寿命の蛍光ランプが得られる。
[0080] (第 3の実施形態）
まず、例えば 4質量0 /0のパラタングステン酸アンモ-ゥム水溶液 (試料)を、加圧空 気ととも〖こ図 7の噴霧ノズル 53内〖こ送り、 200°C熱風雰囲気中で噴霧ノズル 53の先 端からスプレーして粒径 1〜10 mに噴霧させ、粒状原料を生成する。この際、配管 55aから噴霧ノズル 53の先端付近に加圧空気を送り、噴霧ノズル 53から噴霧される 光触媒微粒子に酸素を供給する。水溶液の濃度が 4質量％であれば、 0. 04〜0. 4 mのパラタングステン酸アンモニゥムの粒状原料が得られる。次に、乾燥チャンバ 一 51内で 800°C、 1〜10分間の条件で急加熱短時間の熱処理を行なって、前記原 料を強制的に乾燥して再結晶化させる。これにより三酸ィ匕タングステン微粒子を主成 分とし、該微粒子の平均粒径が 0. 5 μ m以下、好ましくは 0. 1 μ m以下であり、結晶 構造が単斜晶系の三酸ィ匕タングステン光触媒微粒子を形成する。つづいて、ァスピ レータ 62で乾燥チャンバ一 51内の排気を行 、ながら、乾燥チャンバ一 51内の光触 媒微粒子をサイクロン 60より生成物容器 61内に収集する。
[0081] 第 3の実施形態によれば、配管 55aから噴霧ノズル 53の先端付近に加圧空気を送 つて、光触媒微粒子に酸素を供給することにより、酸素欠陥の少ない WO結晶光触
3 媒微粒子を得ることができる。また、乾燥チャンバ一 51内で 800°C、 1〜： LO分間の条 件で急加熱短時間の熱処理を行なうことにより、結晶成長の少ない WO結晶光触媒
3 微粒子を得ることができる。
[0082] 図 10は、第 3の実施形態により得られた粒状原料としてのメタタングステン酸アンモ -ゥムの顕微鏡写真を示す。図 11は、第 3の実施形態により得られた粒状原料を 80 0°C、 1〜： LO分の急加熱短時間の熱処理によって得られた単斜晶系型 WO結晶光
3 触媒微粒子の顕微鏡写真を示す。図 10より、若干の差は見られるが、粒径の揃った メタタングステン酸アンモ-ゥムの粒状原料が得られることが分かる。
[0083] (第 4の実施形態）
本実施形態の微粒子は、市販のパラタングステン酸アンモ-ゥムを水系溶媒に溶 解させた後、再結晶化して得られた原料を大気中高温で 1分加熱焼成することにより 製造された三酸ィ匕タングステン微粒子である。
図 12は、第 4の実施形態における焼成温度を 600。C、 700。C、 800。C、 900。Cと変 化させた場合の各三酸ィ匕タングステン光触媒微粒子の、ァセトアルデヒドガス分解性 能を示す特性図である。図 13は、焼成温度を 800°C、 900°C、 1000°Cと変化させた 場合の、同特性図である。
[0084] 図 12および図 13に示す分解性能評価は以下のような条件で行った。まず、容量 2 OOccの密閉容器に 0. lgの三酸ィ匕タングステン微粒子をシャーレに入れて容器内に 設置し、この光触媒微粒子に図 3に示す発光スペクトルを有する光が照射可能なよう に青色 LEDを容器内に配設した。そして、容器内が lOppmの濃度になるようにァセ トアルデヒドガスを導入すると同時に青色 LEDを点灯させ、経過時間毎のガス濃度 の変化を測定した。濃度の測定は、容器内に設置したガスセンサーの出力で行い、 この出力値の相対比較で評価した。図 12および図 13のグラフは、縦軸はァセトアル デヒドガスの濃度に対応するセンサーの出力を示す相対値 (%)である。ガスは容器 内に導入後、 20〜30秒かけて充満し、その後光触媒の分解効果によって徐々に濃 度が低下していく様子がわかる。なお、図 12および図 13では、便宜上センサー出力 の最大値を 100%として表わしている。
[0085] 図 12および図 13の結果によれば、原料である市販品のパラタングステン酸アンモ -ゥムを水に溶解させ、再結晶にて細粒子化した結晶を 800°Cで焼成したときの分 解効果が最も高ぐ好ましい焼成温度は 700〜900°Cであることが分かる。このように 本実施形態の光触媒材料は、単に市販品を焼成して得られた酸ィ匕タングステンより も可視光応答性に優れており、かつ光触媒活性を高めることができる。
[0086] (第 5の実施形態）
本実施形態の微粒子は、まず、市販のパラタングステン酸アンモ-ゥムを水系溶媒 に溶解させた後、再結晶にて得られた粒子を大気中 800°Cで所定時間加熱焼成す ることにより製造された三酸ィ匕タングステン微粒子である。
図 14は、焼成時間を 30秒 (線 (a) )、 1分 (線 (b) )、 5分 (線 (c) )、 10分 (線 (d) )、 1 5分 (線 (e) )と変化させた場合の、ァセトアルデヒドガス分解性能を示す特性図であ る。なお、図 14の分解性能評価条件およびグラフの表記内容は図 12および図 13と 同じである。
図 14の結果によれば、焼成時間を 1〜5分とすれば、高いガス分解性能が得られる ことがわ力ゝる。
[0087] (第 6の実施形態）
本発明の第 6の実施形態に係る照明器具は、図 16及び図 17に示すような構成に なっている。ここで、図 16は前記照明器具の分解状態の斜視図、図 17は図 16の要 部の拡大断面図である。本実施形態は、内面に紫外線遮断材料を主体とする紫外 線カット層が形成された透過性セード (カバー)を使用した照明器具に関する。
[0088] 照明器具 71は、天井に備えられた引掛シーリング及びこの引掛シーリングに取り付 けられるアダプタを用いて天井部に直付け設置される器具本体 72を備えている。こ の器具本体 72は円盤状をなし、その中央部には厚さ寸法の大きい段部 73が設けら れ、更にこの段部 73の中央部にはアダプタが挿入され機械的に接続される円形の 開口部 74が設けられて 、る。
[0089] また、器具本体 72の周辺部には、 2個のランプソケット 75及び 2個のランプホルダ 7 6が設けられている。そして、ランプソケット 75に電気的及び機械的に接続されるとと もに、ランプホルダ 76に機械的に支持されて、段部 73を囲むようにして光源となる円 環状の蛍光ランプの発光管 77が 2本、例えば 32Wと 40Wとの互いに外径の異なる 蛍光ランプの発光管 77が同心状に配置されている。また、開口部 74の部分には、ソ ケット 78力設けられ、このソケット 78にべビー球などのランプ 79が取り付けられる。
[0090] 器具本体 72及び該器具本体 72に取り付けられた部材の下方及び側方を覆うよう にして、照明用光学部品としてのセード 80が器具本体 72に着脱可能に取り付けられ る。セード 80は、ガラスまたは榭脂など透光性を有し下方に滑らかに膨出する曲面状 などに形成された照明用のアクリル製カバー基体 81を備えている。この基体 81の外 面には、平均粒径が 0.： L mで結晶構造が単斜晶系の三酸ィ匕タングステン微粒子 からなる光触媒層 82が形成されている。ここで、光触媒層 82は次のように形成する。 即ち、まず原料である市販品の 100 m程度のパラタングステン酸アンモ-ゥム (AP T)をビーズミルや遊星ミル等で平均粒子径 0. 05〜0.： L mに粉砕し、この微粒子 を大気中で 500°C、 8時間加熱することにより三酸化タングステン微粒子を作成する 。次に、この三酸ィ匕タングステン微粒子とバインダー成分を溶媒で分散混合処理して 塗料とし、この塗料をスプレーガンにより基体 81に塗布し、乾燥することにより形成す る。
[0091] 第 6の実施形態によれば、基体 81の表面に三酸ィ匕タングステン微粒子とバインダ 一成分とを分散させた塗料によって光触媒層 82を設けたため、成膜後に高温でカロ 熱処理を施す必要がない。従って、コーティング対象物が有機基材のような基材のも のに光触媒機能を付与することができ、アクリルカバー外面に施工した場合でも十分 な活性を得ることができる。
[0092] なお、第 6の実施形態では、光触媒層 82は、基体 81の外面に設けたが、この構成 に限らず、例えば基体 81を構成する榭脂に光触媒材料を混合して一体的に形成す ることちでさる。 [0093] 図 15は、第 6の実施形態による WO光触媒 (線 a)を用いた場合、 TiO光触媒（曲
3 2 線 b)を用いた場合の波長と反射率との関係を示す図である。なお、図 15中の曲線 c はアクリルカバー透過率を示し、曲線 dは 3波長型蛍光ランプ力も放射される光の分 光分布を示す。図 15のグラフから明らかのように、本実施形態の三酸化タングステン は、光触媒活性のエネルギーとしてアクリルカバーが透過した 400〜500nmの青な
V、し青緑色の可視光を効果的に吸収して 、ることが分かる。
[0094] (第 7の実施形態）
本実施形態は、照明用のカラー鋼板反射板基体に WO光触媒層を形成した態様
3
である。光触媒層は次のようにして形成した。即ち、まず、原料である市販品の 100 μ m程度のパラタングステン酸アンモ-ゥム (APT)をビーズミルや遊星ミル等で平均 粒子径 0. 05-0. に粉砕し、この微粒子を大気中で 500°C、 8時間加熱するこ とにより三酸ィ匕タングステン微粒子を作成する。次に、この三酸ィ匕タングステンとバイ ンダ一成分を溶媒で分散混合処理して塗料とし、この塗料をスプレーガンによりカラ 一鋼板反射板基体に塗布し、乾燥することにより形成する。
[0095] 第 7の実施形態によれば、第 6の実施形態と同様な効果を有する。
図 18は、第 7の実施形態による照明器具と TiO光触媒付蛍光ランプ (線 a)
2 、 TiO
2 光触媒付蛍光ランプ (線 b)、及び TiO光触媒付照明器具と TiO光触媒付蛍光ラン
2 2
プ (線 c)による時間とァセトアルデヒド残存率との関係を示す特性図を示す。図 18の グラフ力も明らかのように、照明器具の反射板基体表面に形成された光触媒層が従 来のように TiO微粒子力もなるものよりも、単斜晶系三酸ィ匕タングステン微粒子を用
2
、た方が光触媒効果の点で優れて 、ることがわ力る。
[0096] (第 8の実施形態）
まず、パラタングステン酸アンモ-ゥム粉末を空気中で熱分解して酸ィ匕物を得ること により酸化タングステン (WO )粉末を得た。次に、これを分級することにより平均粒径
3
0. 2 /z mの酸ィ匕タングステン粉末を得た。つづいて、焼成、分級の作業を数回行うこ とにより、ロットの異なる酸ィ匕タングステン粉末を調整し、粉末に損傷を与えないように 混合を行い、均一化し、これを試料 1〜5とした。
[0097] 次に、パイレックス製容器（3リットル)を 5つ用意し、各試料から粉末を lg抜き取り、 ァセトアルデヒド 20ppmと一緒に入れた。ピーク波長 460nmの青色発光ダイオード（ 青色 LED)を用意し、青色 LEDの光を 2時間照射後のァセトアルデヒド量をマルチガ スモニターで測定し、分解能力（％)を求めた (第 1の分解能力試験を採用)。
[0098] また、光源として太陽光、蛍光灯 (ハロリン酸カルシウム蛍光体を用いた通常の蛍光 灯:東芝ライテック (株)製の商品名 FL20SS)、ピーク波長 530nmの緑色発光ダイ オード (図 20にピーク波形を示す）に変えた場合の分解能力も併せて測定した。その 結果を下記表 1に示す。なお、光量は、青色発光ダイオード (青色 LED、波長 460η m)、蛍光灯（波長 400〜650nm)及び緑色発光ダイオード (緑色 LED、波長 530η m)については 3mWZcm2で統一した。太陽光（波長 300〜800nm)の光量は、 10 mWZ cm (？あつ 7こ。
[0099] また、比較のために平均粒径 0. 2 μ mの酸ィ匕チタン粉末を用いたものを併せて測 定した。表 1において、試料 1〜4は本発明の実施例、試料 5は本発明による分解能 力を有しない酸ィ匕タングステンによる比較例、試料 6は平均粒径 0. 2 mの酸ィ匕チタ ン粉末を用いて測定した比較例である。
[表 1]
(表 1 )
Figure imgf000029_0001
[0100] また、図 21に青色 LED、図 22に太陽光、図 23に蛍光灯、図 24に緑色 LED、によ り励起させた場合の分解能力試験結果を載せた (横軸に時間 (分)、縦軸に分解能 力（％) )。なお、図 21〜24【こお!ヽて、線 a, b, c, d, e, fiま、夫々試料 1, 2, 3, 4, 5 , 6の場合を示す。
[0101] 表 1及び図 21〜24から分力る通り、試料 1〜4のように青色 LEDによる分解能力に よって良!、特性が得られた光触媒材料は、太陽光や蛍光灯にお!ヽても良！ヽ特性が 得られることが分力つた。 [0102] 一方、試料 5のように青色 LEDによる分解能力結果が 50%未満の場合は、太陽光 や蛍光灯においても良い結果は得られな力つた。また、緑色 LEDのようにピーク波 長が 430〜500nmにない光では、ほとんど分解能力が発揮されな力つた。更に、製 造方法は同じでもロット間で差があることも分力つた。このため、本発明の分解能力試 験により選別する方法が有効である。
[0103] (第 9の実施形態）
第 2の分解能力試験で測定した結果を示す。まず、第 8の実施形態と同様の方法 により、平均粒径 0. ： L mの酸ィ匕タングステン粉末として試料 7, 8を得た。次に、ノ ィレックス製容器（3リットル)を 3つ用意し、この容器内に前記試料力 0. lgの酸ィ匕タ ングステン粉末を軽量し、夫々の容器に入れる。つづいて、ァセトアルデヒドを ΙΟρρ m導入し、酸ィ匕タングステン粉末にピーク波長 470nmの青色 LEDを用いて青色光 を照射して 0. 5時間（30分)後にァセトアルデヒドの残存量をマルチガスモニターで 測定し、残存率を求めた。
[0104] その結果は、前述した図 5に示すとおりである。図中、線 aは試料 7、線 bは試料 8、 線 cは光触媒を用いることなく光も照射しない比較例である。 0. 5時間での残存率は 、試料 7 (実施例）が 38%、試料 8 (比較例）が 70%、比較例が 99%である。
また、試料 7, 8の X線回折パターンを確認したところ、試料 7は単斜晶が主相、試 料 8は三斜晶が主相であった。この結果から、酸ィ匕タングステン粉末は単斜晶が主相 であることが好まし 、と 、える。
[0105] (第 10の実施形態）
平均粒径が異なる以外は、試料 2と同じものを用いて第 8の実施形態同様、第 1の 分解能力試験を行った。その結果を下記表 2に示す。
[表 2]
(表 2 )
平均粒径 光源を変えたときの分解能力 （％ )
( β m ) 青色 LED 太陽光 蛍光灯 緑色 LED 試料 2 0 . 2 9 2 7 0 6 7 2 試料 9 0 . 0 5 9 5 7 5 7 4 3 試料 1 0 1 . 0 Θ 0 6 8 6 6 2 試料 1 1 5 . 0 8 6 6 3 6 1 1 [0106] 表 2より、粒径が小さい方が特性が良くなることが分力つた。
[0107] (第 11の実施形態）
本実施形態では、試料 2を用いて、照射する光量を変えた場合の第 1の分解能力 試験を行い、分解能力の変化を調べた。その結果を下記表 3、表 4に示す。
[表 3]
(表 3 )
Figure imgf000031_0001
[表 4]
(表 4 )
Figure imgf000031_0002
[0108] 表 3及び表 4より、光量は lmWZcm2以上が好ましいことがわかる。また、図 25に表 3の青色発光ダイオードの光量を変えた場合の分解能力試験を図に示した。線 a, b , c, d, e, fは、夫々照射した光量 (mWZcm2)を 0. 1, 1, 3, 5, 10とした測定結果 である。図 25より、光量が大きくなると分解するスピードが速くなることがわかる。但し 、 5mWZcm2を超えるとそれほど大きな差は現れな 、ことが分力つた。
[0109] (第 12の実施形態）
まず、試料 2の WO粉末と試料 6の TiO粉末と所定量混ぜることにより、光触媒組
3 2
成物を用意した。そして、混合比率を変えた各試料について、青色 LED又は太陽光 により励起させた場合の第 1の分解能力試験を行い、能力の違いを調べた。その結 果を下記表 5に示す。
[表 5] (表 5 )
Figure imgf000032_0001
[0110] 表 5より、 TiO粉末と混合すると、太陽光のように紫外線領域を含む光で励起させ
2
た場合の分解能力が向上することがわかる。但し、 TiO粉末量が 50質量％を超えて
2
大きくなると、特性が TiO粉末のみのときに近くなるため、本発明の WO粉末と混合
2 3 する効果が得難くなる。
[0111] (第 13の実施形態）
本実施形態では、試料 2の WO
3粉末を用いて、試料量を変えた場合の第 1の分解 能力試験を行い、ァセトアルデヒド 20ppmを 50%分解するまでの時間、 90%分解す るまでの時間を測定した。その結果を下記表 6に示す。
[表 6]
(表 6 )
Figure imgf000032_0002
[0112] 表 6より、光触媒材料量を増やせば分解能力は大幅に向上することが分力つた。ま た、量が増えると分解能力の立ち上がりが早ぐ 50%分解までの時間が非常に早く なることも分力ゝつた。
[0113] (第 14の実施形態）
図 26は、本発明の消臭装置の一実施形態を示す概念図である。図 26において、 符番 91は消臭フィルターを示す。ランプ 92は、消臭フィルター 91の側壁側に配置さ れている。前記消臭フィルター 91及びランプ 92は、ケースとしての消臭装置本体 93 内に収納されている。 [0114] 消臭フィルター 91は、空気が通流する際に消臭されるように、表面を通気可能の当 該表面に基体に平均粒径 0. 05〜0. 1 111の\^0微粒子を主成分とする光触媒膜
3
を形成したものである。要すれば、消臭フィルター 91は、集塵機能を備えていること を許容する。また、消臭フィルター 91の通気の前段に集塵フィルターを配設してもよ い。なお、本実施形態における光触媒材料は、第 1の分解能力試験において分解能 力 90%以上及び第 2の分解能力試験で残存量 40%以下を示したものを用いた。
[0115] ランプ 92は、消臭フィルター 91に可視光線を含む光を照射して光触媒膜を活性ィ匕 させるもので、蛍光ランプ、高圧水銀ランプ、発光ダイオード等を用いることができる。 前記消臭装置本体 93は、送風手段、電源及び制御手段等を備えている。そうして、 空気が消臭フィルター 91を通過する際に、消臭フィルター 91の光触媒膜により臭い ガスは消臭フィルター 1により分解されて消臭される。
[0116] 図 27は、本実施形態における光触媒効果を測定した結果を示すグラフである。図 27において、横軸は時間（分)を、縦軸はァセトアルデヒド (CH CHO)の濃度 (ppm
3
)を、夫々示す。本測定は、ァセトアルデヒドの分解、即ち消臭作用を調査する目的 で実施した。測定条件は、 500ppmの濃度でァセトアルデヒドを充満させている容積 0. 2m3のボックス内に図 11の消臭装置を収納して駆動させ、ボックス内の気体を攪 拌しながら、 B&K (ビー &ケ一）社製の 1302形マルチガスモニターによりァセトアル デヒドの濃度の変化を測定した。その結果をプロットしたのが線 aである。また、比較 のために、ランプを紫外線光源である殺菌灯として酸ィ匕チタンを主成分とした光触媒 膜を消臭フィルターに形成したもの (線 b)および消臭フィルターに光触媒膜が形成さ れて 、な 、もの（線 c)を同一の条件で測定した。
[0117] 図 27から明らかなように、本実施形態の場合は点灯開始 30分でァセトアルデヒドが 20%まで減少した。これに対して、酸ィ匕チタン光触媒 (線その場合には、点灯開始 3 0分でァセトアルデヒドが 35%し力減少せず、光触媒膜がない場合 (線 c)には、ァセ トアルデヒドの濃度はほとんど減少しな力つた。以上のことから、本実施形態の WO微
3 粒子を主成分とする光触媒膜は、可視光線の照射によってァセトアルデヒドの分解 にも優れた作用があることが確かめられた。
[0118] (第 15の実施形態） 図 28は、本発明の光触媒製品の他の実施形態を示す概念的要部拡大断面図で ある。図 28において、符番 94はソーダライムガラス力もなる基体、符番 95は光触媒 膜である。光触媒膜 95は、平均粒径 0. 05〜0.： L mの酸ィ匕タングステン粉末を主 体としてなり、シリカ微粒子等のバインダーによって結着されて基体 94上に成膜して 形成したものである。なお、酸ィ匕タングステン粉末は第 1の分解能力試験で分解能力 90%以上及び第 2の分解能力試験で残存量 40%以下を示したものを用いた。
[0119] 光触媒膜 94に波長約 400nm以上の可視光線を含む光が照射されると、酸ィ匕タン ダステン粉末は光励起される。そして、価電子帯より伝電帯に励起された電子は、空 気中の酸素と反応してスーパーォキシドを形成し、価電子帯に残された正孔は水等 と反応して OH基を作る。このように生成された物質は、光触媒膜の表面に付着した 有機物と酸化反応を起こす。有機物は酸化，分解されて、防汚，消臭及び殺菌効果 を得る。
[0120] また、殺菌に関しては、光触媒表面に吸着した細菌類が酸ィ匕タングステン粉末の 酸ィ匕力によって増殖を抑える効果があり、この効果は色素の分解速度にほぼ比例す ることが確かめられた。しかし、波長 200〜400nmの紫外線の照射を併用することに より、殺菌力はより高められる。この中でも、波長 250nm付近の紫外線が最も効果が 大きい。波長 350nm付近の紫外線では、波長 250nm付近の紫外線の能力の lZl 000となる。更に、波長 350nmの紫外線では、光触媒効果が加わることで殺菌効果 は底上げされる。その結果、光触媒表面に吸着される速度が殺菌速度を決定するた め、大量の殺菌は望めないので、波長 250nm付近の紫外線が好ましい。
[0121] 図 29は、本実施形態の光触媒体の親水性を説明する概念図である。符番 96は光 触媒膜 95上に滴下した水滴である。光触媒膜 95と水滴 96との接触角 Θ力 0° 以 下の場合には、光触媒膜 95は親水性であることが分かる。なお、図中 Lは接線である 以上のことから本実施例の光触媒製品は殺菌用途にも適用でき、親水性を有して いることからガス成分のみならず水溶液への光触媒効果が必要な用途にも適用でき ることが分力ゝる。
[0122] なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階で はその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施 形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形 成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素力も幾つかの構成要素を削除し ても良い。更に、異なる実施径庭に亘る構成要素を組み合せてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 430〜500nmの波長を含む光を発する光源により励起される酸ィ匕タングステン粉末 を主成分とする光触媒材料において、以下に示す分解能力が 50%以上であることを 特徴とする光触媒材料。
[分解能力試験]
容積 3リットルの硝子製容器中に、質量 lgの酸ィ匕タングステン粉末及び 20ppmの ァセトアルデヒド（量 A)を入れ、ピーク波長 460nm士 lOnmの光を 2時間照射後のァ セトアルデヒド (量 B)を測定したときの分解能力（％)：
分解能力（％) = [ (ァセトアルデヒド量 A—ァセトアルデヒド量 B) Zァセトアルデヒド 量 A] X 100
[2] 上記光源が青色発光半導体素子を用いた発光ダイオードであることを特徴とする請 求項 1記載の光触媒材料。
[3] 上記光源が太陽光であることを特徴とする請求項 1記載の光触媒材料。
[4] 上記光源が蛍光灯であることを特徴とする請求項 1記載の光触媒材料。
[5] 430〜500nmの波長の光量が lmWZcm2以上であることを特徴とする請求項 1乃 至 4の 、ずれか 1項に記載の光触媒材料。
[6] 上記分解能力が 90%以上 100%以下であることを特徴とする請求項 1乃至 5のいず れか 1項に記載の光触媒材料。
[7] 可視光の照射により光触媒励起する酸化タングステン微粒子を主成分とする光触媒 材料において、容積 3リットルの気密性容器内にァセトアルデヒドガスを lOppm導入 し、この容器内の質量 0. lgの酸ィ匕タングステン微粒子に青色光を照射して 30分後 にァセトアルデヒドの残存率が 50%以下となる分解能力を有していることを特徴とす る光触媒材料。
[8] 青色光を放射する光源力 70nm付近に発光ピークを有する GaN系の発光ダイォー ドであることを特徴とする請求項 7記載の光触媒材料。
[9] 単斜晶を主相とすることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか 1項に記載の光触媒 材料。
[10] 平均粒径が 10 m以下であることを特徴とする請求項 1乃至 9のいずれか 1項に記 載の光触媒材料。
[11] 請求項 1乃至 10のいずれか 1項に記載の光触媒材料を 50質量％以上含有したこと を特徴とする光触媒組成物。
[12] 酸化チタン粉末を 50質量％未満含有したことを特徴とする請求項 11記載の光触媒 組成物。
[13] 請求項 11又は請求項 12のいずれか 1項に記載の光触媒組成物を用いたことを特徴 とする光触媒製品。
[14] 有機物、 NOx、 SOxの少なくとも 1種に触媒効果を有することを特徴とする請求項 13 記載の光触媒製品。
[15] 光触媒組成物を基体表面にバインダーにより結着させたことを特徴とする請求項 13 または請求項 14に記載の光触媒製品。
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