水系分散液、使用水系分散液的涂料、光催化膜及制品制造技术

本发明专利技术提供水系分散液，实施方式的水系分散液具备：含有氧化钨和氧化锆的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有光催化复合微粒的水系分散介质。光催化复合微粒中，氧化锆的质量相对于氧化钨的质量的比例为0.05％以上200％以下的范围，且粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围。水系分散液的pH在1以上9以下的范围。

【技术实现步骤摘要】
本申请是同名专利技术名称的中国专利申请第201380002970.9号的分案申请，原案国际申请号为PCT/JP2013/003468，国际申请日为2013年5月31日。
本专利技术的实施方式涉及水系分散液、使用水系分散液的涂料、光催化膜及制品。
技术介绍
氧化钨薄膜作为电容器、滤波器、半导体芯片这样的电子器件等使用的电介质材料；光通信用滤波器、隔离器等使用的光学元件材料；调光镜等使用的电致变色材料；气体传感器等使用的气致变色材料广泛使用。还已知氧化钨作为可见光响应型光催化材料起作用，是产业应用上非常受关注的材料。另外，氧化钨微粒作为可见光响应型光催化剂的功能良好，因此，含有氧化钨微粒的膜受到关注。使用氧化钨的光催化膜通过例如将含有氧化钨微粒的分散液涂布在赋予光催化性能的制品的基材表面而形成。专利文献1中记载了含有平均一次粒径(D50粒径)为1～400nm的范围的氧化钨微粒，且pH为1.5～6.5的范围的水系分散液。根据这样的水系分散液，氧化钨微粒的分散性提高，且含有氧化钨微粒的膜的形成性提高。因此，通过将含有氧化钨微粒的水系分散液涂布在基材上而形成的膜作为光催化膜使用，能够发挥氧化钨微粒的可见光响应型光催化性能。现有的含有氧化钨微粒的光催化膜在例如可见光的照度为2000lx程度的环境下显示出5％以上的气体分解率。但是，考虑到光催化膜的实用性，乙醛等有害气体的分解性能不一定充分，因此，要求提高气体分解性能。另外，现有光催化膜的气体吸附力弱，因此，存在气体浓度低的环境下，气体分解速度变慢的问题。由此，要求通过可见光响应型光催化剂提高气体分解性能。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2009/110234号
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于，提供即使在气体浓度低的环境下等也能够发挥良好的气体分解性能的含有光催化微粒的水系分散液、使用该水系分散液的涂料、还能够稳定地发挥所述气体分解性能的光催化膜及使用该光催化膜的制品。实施方式的水系分散液具备：含有氧化钨和氧化锆的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有光催化复合微粒的水系分散介质。光催化复合微粒中，氧化锆的质量相对于氧化钨的质量的比例为0.05％以上200％以下的范围，且粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围。水系分散液的pH在1以上9以下的范围。实施方式的涂料具备：实施方式的水系分散液、选自无机粘合剂和有机粘合剂中的至少一种粘合剂成分。实施方式的光催化膜通过将实施方式的水系分散液或实施方式的涂料涂布在基材上而形成。实施方式的制品具备实施方式的光催化膜。附图说明图1是表示使用实施例和比较例的水系分散液形成的光催化膜的气体分解率的变化的图。具体实施方式以下，说明实施方式的水系分散液、使用该水系分散液的涂料、光催化膜及制品。实施方式的水系分散液具备：含有氧化钨和氧化锆的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有光催化复合微粒的水系分散介质。实施方式的水系分散液的pH在1以上9以下的范围。作为水系分散介质，例示了选自水和醇中的至少一种。在实施方式的水系分散液中，光催化复合微粒中，氧化锆的质量相对于氧化钨的质量的比例为0.05％以上200％以下的范围，且粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围。在光催化复合微粒中，氧化锆的质量相对于氧化钨的质量的比例更优选0.1％以上150％以下的范围。在其它实施方式的水系分散液中，光催化复合微粒中，锆的原子数相对于钨的原子数的比例在0.05％以上400％以下的范围，且粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围。在光催化复合微粒中，锆的原子数相对于钨的原子数的比例更优选0.1％以上300％以下的范围。氧化钨在可见光照射下发挥气体分解等光催化性能。但是，已知随着气体浓度相对于气体的初始浓度降低，氧化钨的气体分解速度变慢。这是因为：氧化钨对分解气体时生成的中间物质的分解性能低，且在气体浓度低的环境下，氧化钨的气体吸附力低。本专利技术人等发现，为了提高氧化钨对中间物质的分解性能和气体的吸附力，向氧化钨中复合气体吸附力比氧化钨高的氧化锆是有效的。实施方式的水系分散液中使用的光催化复合微粒含有相对于氧化钨的质量比例在0.05～200％的范围的氧化锆。氧化锆相对于氧化钨的质量比例优选0.1～150％的范围，更优选10～100％的范围。若氧化锆相对于氧化钨的质量比例小于0.05％，则不能充分发挥氧化锆所具有的气体吸附性能，因此，不能提高氧化钨在气体浓度低的环境下等的光催化性能。若氧化锆相对于氧化钨的质量比例大于200％，则氧化钨的含量相对变少，因此作为可见光响应型光催化复合微粒的性能本身(光催化性能)降低。另外，在实施方式中使用的光催化复合微粒中，锆的原子数相对于钨的原子数的比例优选0.05～400％的范围。相对于钨的原子数，锆的原子数的比例更优选0.1～300％的范围，进一步优选10～200％的范围。若锆的原子数的比例小于0.05％，则不能充分发挥氧化锆所具有的气体吸附性能，因此，不能提高氧化钨在气体浓度低的环境下等的光催化性能。若锆的原子数的比例大于400％，则氧化钨的含量相对变少，因此，作为可见光响应型光催化复合微粒的性能本身(光催化性能)降低。在实施方式中使用的光催化复合微粒中，氧化钨和氧化锆的复合方法没有特别限定。作为氧化钨和氧化锆的复合微粒，可以使用氧化钨微粒和氧化锆微粒的混合微粒(粉末彼此的混合法)、使氧化钨负载氧化锆而成的复合微粒或使氧化锆负载氧化钨而成的复合微粒(负载法)等各种复合微粒。氧化钨和氧化锆的复合化法采用负载法时，可以采用使用金属溶液的浸渍法等。光催化复合微粒的原料使用氧化锆微粒的情况下，氧化锆微粒的形状没有特别限定，但是优选氧化锆微粒的一次粒子为棒状。另外，更优选具有棒状一次粒子凝聚而成的粒子的氧化锆溶胶。氧化锆优选具有单斜晶系的晶体结构。光催化复合微粒中氧化锆的存在形态没有特别限定，能够以各种形态存在。光催化复合微粒可以含有氧化锆单体或与氧化钨形成复合化合物的氧化锆。氧化锆也可以与其它金属元素形成复合化合物等。实施方式的水系分散液中含有的光催化复合微粒具有在20nm以上10μm以下的范围的平均粒径。在此，本申请说明书中的微粒(粉末)的平均粒径表示粒度分布中的D50粒径。实施方式的水系分散液通过将光催化复合微粒与水系分散介质混合，使用超声波分散器、湿式喷磨机、珠磨机等对其进行分散处理而制成。在这样的水系分散液中，光催化复合微粒含有一次粒子凝聚而成的凝聚粒子。通过湿式激光衍射式粒度分布计等测量包括凝聚粒子在内的粒度分布，体积基准的累计径中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围的情况下，光催化复合微粒的分散状态良好，且成膜性均匀稳定。其结果是，能够发挥高光催化性能。为了生成稳定的水系分散液，且使用该水系分散液得到均匀的光催化复合微粒膜，优选复合微粒的D50粒径为小。复合微粒的D50粒径大于10μm的情况下，作为含有光催化复合微粒的水系分散液，得不到充分的特性。另一方面，复合微粒的D50粒径小于20nm的情况下，粒子过小，则原料粉末的处理性降低，原料粉末和使用该原料粉末制作的水系分散液的实用性降低。光催化复合微粒的D50粒径优选50nm以上1μm以下的范围，进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】
光催化膜的制造方法，其包括通过将水系分散液涂布在基材表面，形成具有2nm以上1000nm以下的膜厚的光催化膜的工序，所述水系分散液包含：含有氧化钨微粒和氧化锆微粒的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有所述光催化复合微粒的水系分散介质，所述制造方法的特征在于，所述光催化复合微粒中的所述氧化锆微粒的质量相对于所述氧化钨微粒的质量的比例在10％以上200％以下的范围，所述光催化复合微粒的粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围，且D90粒径为0.05μm以上10μm以下的范围，所述氧化锆微粒具有棒状一次粒子，所述棒状一次粒子的平均长径相对于所述氧化钨微粒的平均一次粒径的比在0.05以上20以下的范围，所述光催化复合微粒以0.001质量％以上50质量％以下的范围分散于所述水系分散介质中，所述水系分散液的pH为1以上9以下的范围。

【技术特征摘要】
2012.06.01 JP 2012-1265771.光催化膜的制造方法，其包括通过将水系分散液涂布在基材表面，形成具有2nm以上1000nm以下的膜厚的光催化膜的工序，所述水系分散液包含：含有氧化钨微粒和氧化锆微粒的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有所述光催化复合微粒的水系分散介质，所述制造方法的特征在于，所述光催化复合微粒中的所述氧化锆微粒的质量相对于所述氧化钨微粒的质量的比例在10％以上200％以下的范围，所述光催化复合微粒的粒度分布中的D50粒径在20nm以上10μm以下的范围，且D90粒径为0.05μm以上10μm以下的范围，所述氧化锆微粒具有棒状一次粒子，所述棒状一次粒子的平均长径相对于所述氧化钨微粒的平均一次粒径的比在0.05以上20以下的范围，所述光催化复合微粒以0.001质量％以上50质量％以下的范围分散于所述水系分散介质中，所述水系分散液的pH为1以上9以下的范围。2.权利要求1所述的光催化膜的制造方法，其中，所述水系分散液含有选自沸石、活性炭和多孔陶瓷中的至少1种。3.权利要求1所述的光催化膜的制造方法，其中，所述基材为玻璃、陶瓷、树脂、金属、纸、纤维或木材。4.光催化膜的制造方法，其包括将具备水系分散液以及选自无机粘合剂和有机粘合剂的至少1种粘合剂成分的涂料涂布在基材表面，形成具有2nm以上1000nm以下的膜厚的光催化膜的工序，所述水系分散液包含：含有氧化钨微粒和氧化锆微粒的可见光响应型光催化复合微粒、以及分散有所述光催化复合微粒的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：福士大辅，日下隆夫，佐藤光，中野佳代，新田晃久，乾由贵子，大田博康，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP