光催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有抗菌性的光催化剂，是在对由钛或钛合金构成的钛制箔的表面实施给定的时间的阳极氧化处理后、实施加热处理而在基材的表面形成含有锐钛矿型氧化钛的晶体结构的氧化钛皮膜的光催化剂，在氧化钛皮膜的表面散布有密集形成微孔的多孔区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光催化剂及其制造方法
本专利技术涉及通过对由钛或钛合金构成且薄的基材实施阳极氧化处理和加热处理而得的光催化剂、特别是可以对紫外光的照射发挥优异的抗菌性的光催化剂及其制造方法。
技术介绍
氧化钛(TiO2)、特别是具备锐钛矿型的晶体结构的氧化钛当照射紫外线(紫外光)等特定波长的光时，就会发挥光催化活性，因此一直以来被以抗菌(杀菌)、防臭、防污染等为目的应用于各种构件(基材)中。作为在各种构件中发挥光催化活性的方法，以往实行的是：将在溶剂中溶解有具有光催化活性的氧化钛微粉末得到的含有氧化钛的溶液涂布在构件的表面的方法(涂料型光催化剂)；对由钛或钛合金构成的基材实施阳极氧化处理而在该基材上形成含有氧化钛的皮膜后，通过将该基材在给定温度加热处理而得到在其表面形成了含有发挥光催化活性的锐钛矿型的晶体结构的氧化钛皮膜的基材的方法(阳极氧化型光催化剂)。上述的涂料型光催化剂可以对各种的构件容易并且廉价地发挥光催化活性，因此被广泛地实用化，然而由于在基材上涂布含有氧化钛的溶液时，涂布膜与该基材的密合力低，因此基材可以发挥光催化活性的寿命短，会有需要再次涂布含有氧化钛的溶液的极为不良的状况。此外，由于使具有光催化活性的氧化钛的微粉末分散于溶剂中，因此光催化活性受到阻碍，会有其活性降低的不良状况。另一方面，对于上述的阳极氧化型光催化剂及其制造技术，由于由钛或钛合金构成的基材与发挥光催化活性的氧化钛皮膜的密合力高，而且光催化活性的耐久性和其稳定性高，钛本身也是无害的金属，因此近年来阳极氧化型光催化剂的应用得到重新认识。对于阳极氧化型光催化剂，以往提出过各种专利技术。例如，提出过下述的专利文献中记载的专利技术。日本特开昭63-297592号公报公开有如下的方法，即，为了提高在装饰品、建材、机械部件等的表面利用阳极氧化处理形成的氧化皮膜的耐磨损性，通过在向0.1～20％的过氧化氢水中添加了0.1～30％的无机酸或0.1～30％的有机酸的双液型的电解浴中对钛及钛合金实施阳极氧化处理而形成氧化皮膜。在日本特开昭63-297592号公报的说明书第3页的左上栏中记载，最好使电解浴的温度为10～50℃，浴电压为100V以上，另外，通过改变添加到过氧化氢水中的添加物的种类或添加量，或者使浴电压为低电压，可以重点地形成锐钛矿型的氧化皮膜。另外还记载，在使浴电压为100V以下时只能得到以下的氧化皮膜，通过设为150V以上可以形成微米单位的厚的氧化皮膜。各实施例中，进行20分钟～30分钟的阳极氧化处理。日本特开8-246192号公报公开有如下的具有光催化活性的氧化处理钛或钛基合金材料，即，在钛或钛基合金基材的表面，形成含有锐钛矿型氧化钛的厚度为0.1μm以上的氧化物层，氧化物层中所含的锐钛矿型氧化钛的含量为1体积％以上。此外作为形成该氧化处理钛或钛基合金材料的方法，公开有将钛或钛基合金基材在稀酸性溶液中以50～150V的电位进行阳极氧化后、在氧化性气氛中以300～800℃进行5～20分钟的加热处理的方法。日本特开2009-215621号公报公开有对钛或钛合金的表面实施阳极氧化处理、形成光催化活性和超亲水性功能优异的锐钛矿型二氧化钛的方法。日本特开2009-215621号公报中记载的制造方法是对由钛或钛合金构成的基材的表面施加高电压而实施阳极氧化的方法、或通过在高电流密度条件下实施阳极氧化而制造结晶性优异的锐钛矿型二氧化钛的方法。此外还公开有，阳极氧化处理是在0.08wt％～1.0wt％的浓度的硫酸水溶液中进行，该高电压为225V以上，高电流密度条件为25mA/cm2以上，阳极氧化处理时间为2分钟以上，将进行阳极氧化处理而形成的皮膜在400℃～600℃的温度进行4小时以上的热处理。另外还公开有，形成于由钛或钛合金构成的基材的表面的二氧化钛含有90％以上的X射线衍射[XRD(X-RayDiffraction)]中的锐钛矿型101衍射线的半值宽度小于0.4的锐钛矿型二氧化钛。日本特开2011-183240号公报公开有如下的光催化片，在从一面或两面实施基于非周期的图案的蚀刻处理而形成了贯穿表面背面的多个微细流路的具有非周期性海绵结构的钛箔的表面，利用阳极氧化处理形成由厚70～150nm的皮膜构成的氧化钛基底，在该氧化钛基底上烧接锐钛矿型氧化钛粒子而成。锐钛矿型氧化钛粒子的烧接是通过将形成有氧化钛基底的钛箔浸渍在分散有锐钛矿型氧化钛粒子的浆料中后、在550℃加热3小时而进行。在日本特开2011-19786号公报中，提出了有关具有高骨传导性的氧化钛皮膜材料及其制造方法的专利技术。日本特开2011-19786号公报中记载的氧化钛皮膜材料具备含有钛的钛部、和含有低结晶性的锐钛矿型的氧化钛的厚100nm～200nm左右的被覆部，氧化钛在X射线衍射中具有半值宽度为7.0度以上的锐钛矿型的峰。此外，还公开有如下的氧化钛皮膜材料的制造方法，即，使用4M以上的磷酸浓度的电解溶液，在不产生火花放电的条件下使施加电压随时间升高的同时，对至少在表层具备含有钛的钛部的材料进行阳极氧化。日本特开2008-220557号公报公开有如下的抗菌表面结构：是具备抗菌功能的饮料食物用容器等中所用的抗菌表面的结构，在利用粉体喷射或气相反应在母材的表面形成氧化钛层或氧化钛合金层后，对该表面层的表面进行阳极氧化处理而成，利用JIS中规定的抗菌力试验得到的抗菌活性值为2.0以上。另外，虽然并非阳极氧化型光催化剂，然而日本特开2000-51712号公报公开有如下的光催化剂，即，具有基板，该基板在利用由SUS、Ti或其合金、Cu或其合金、或Al或其合金构成的线材形成的平织金属丝网和各线材的表面，具有将由SUS、Ti或其合金、Cu或其合金或Al或其合金构成的金属粒子烧结而得的多孔层，在该多孔层的表面形成光催化功能层。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题对于日本特开昭63-297592号公报中记载的钛及钛合金的阳极氧化处理方法，是为了提高装饰品、建材、机械部件等中所用的氧化皮膜的耐磨损性，使用在0.1～20％的过氧化氢水中添加0.1～30％的无机酸或0.1～30％的有机酸而得的双液型的电解浴在由钛构成的基材的表面形成锐钛矿型或金红石型的阳极氧化皮膜的方法，利用该方法得到的阳极氧化皮膜的光催化功能、特别是抗菌性不够充分。对于日本特开8-246192号公报中记载的具有光催化活性的氧化处理钛，是在钛或钛基合金材料的表面利用阳极氧化处理形成厚0.1μm以上且锐钛矿型氧化钛的含量设为1体积％以上的由氧化处理钛构成的皮膜的具有光催化活性的钛基材(钛板)，然而光催化活性不够充分。对于日本特开2009-215621号公报中记载的二氧化钛的制造方法，在对钛或钛合金的表面以高电压实施长时间阳极氧化处理后，实施热处理，得到结晶性优异的锐钛矿型二氧化钛，然而光催化活性不够充分。对于日本特开2011-183240号公报中记载的光催化片，是在对表面实施蚀刻处理而形成贯穿表面背面的多个微细流路的钛箔的表面，利用阳极氧化处理形成由厚70～150nm的皮膜构成的氧化钛基底，继而，在将该钛箔浸渍在分散有锐钛矿型氧化钛粒子的浆料中后，将其在550℃烧接，由此在钛箔的表背两面及微细流路的内壁面形成光催化层的钛箔。由该钛箔构成的光催化片由于需要蚀刻处理、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化剂，其是在对由钛或钛合金构成的基材表面实施阳极氧化处理后，对所述阳极氧化处理完毕的基材实施加热处理，从而在所述基材的表面形成了含有锐钛矿型氧化钛的晶体结构的氧化钛皮膜的光催化剂，其特征在于，在所述氧化钛皮膜的表面散布有密集形成微孔的多孔区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.08 JP 2013-0907321.一种光催化剂的制造方法，其是制造下述光催化剂的方法，所述光催化剂是在由钛或钛合金构成的基材表面形成了含有锐钛矿型氧化钛的晶体结构的氧化钛皮膜的光催化剂，在所述氧化钛皮膜的表面散布有密集形成微孔的多孔区域，在将孔宽度的最大值与最小值的平均值设为孔宽度W时，所述微孔的孔宽度W为50nm～300nm，在利用扫描型电子显微镜观察该多孔区域时，在所述多孔区域的纵横为1000nm×1000nm的正方形范围内，存在有19个以上的所述微孔，该方法使用下述水溶液作为电解浴对所述基材的表面实施了阳极氧化处理后、实施加热处理，所述水溶液由0.1wt％～5.0wt％浓度的过氧化氢水与0.1wt％～3.0wt％的酒石酸钠水溶液组成，所述浓度是以作为所述电解浴的水溶液为基准的浓度，将阳极氧化处理的施加电压设为+70V～+140V，将阳极氧化时间设为15秒～30秒，将阳极氧化处理的电解浴的浴温设为5℃～20℃，加热处理在氧化性气氛中、400℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井佑基，三浦裕太，宫尾幸光，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，东洋精箔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP