高活性光催化剂制造技术

本发明专利技术提供一种在荧光灯等使用的微弱光量的光源下能充分发挥光催化能的光催化粒子和粉体，使用它们的有机聚合物组合物，浆液，涂布剂，具有显示光催化性的表面和显示亲水性的表面的物品。使用使高的氧化钛微粒子的表面上存在含有选自碱土类金属、过渡金属和Ａｌ中的至少一种的多元酸盐的光催化粒子等，可以得到有机聚合物组合物、浆液，涂布剂、显示光催化性的膜以及含有它的物品。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高活性光催化剂
本专利技术涉及光活性高的光催化剂。更具体地说，涉及在荧光灯等实用的微弱光量的光源下能充分发挥光催化能的光催化粒子和粉体，使用它们的有机聚合物组合物，浆液，涂布剂，显示光催化性和亲水性的膜，以及含有它的物品。
技术介绍
以前，作为实用上代表的光催化剂广泛地使用氧化钛。氧化钛具有可以吸收约400nm或以下波长的紫外线并激发电子的性质。因此，一旦产生的电子和空穴到达粒子表面，与氧或水等化合产生各种各样的游离基。该游离基主要显示氧化作用，氧化分解在表面上吸附的物质。这是光催化剂的基本原理。利用这种超微粒子氧化钛的光功能，可以研究抗菌、除臭、防污、大气的净化、水质的净化等的环境净化。这里，作为提高其催化能的例子有下述方法。(1)减小粒径由于抑制生成的电子和空穴的再结合，是非常有效的。(2)提高结晶性由于提高了生成的电子和空穴向表面的扩散速度，是有效的。(3)进行电离对生成的电子和空穴进行电离，提高到达其表面的成品率。(4)调整带隙若添加微量杂质等来减小带隙(增大最大吸收波长)，例如，可以提高太阳光或荧光灯等紫外线少的光源的光利用率。这些方法中，近年来，开展了各种以(4)为目的的，即可见光应答型-->光催化剂的研究。例如，在特开平9-262482号公报中，公开了通过在催化剂活性高的锐钛矿型二氧化钛中离子注入Cr(铬)、V(钒)等的金属元素进行材料改良，使二氧化钛的光最大吸收波长向长波长侧移动，使二氧化钛催化剂的工作可在可见光下进行。但是，上述金属元素的离子注入由于装置是大规模、高价的，存在工业上缺乏现实性的问题。另外，在特开2001-72419号公报中，公开了一种氧化钛，该氧化钛为在用X射线光电子分光法测定4次氧化钛的结合能458eV～460eV间的钛峰的半值宽度时，将第一次和第二次的钛峰的半值宽度的平均值作为A，第三次和第四次的钛峰的半值宽度的平均值作为B时，指数X＝B/A为0.97或以下的氧化钛。但是，不但粉的活性不能令人满意，而且由于显示着色、其用途受到限制。存在在实际中要求透明性那样的涂料中不适合的缺点。另外，现有的多数可见光应答型的光催化剂，为了充分地表现其催化能，在必须氙灯等强的光源这一点上不得不说是缺乏现实性的。如果是在现有的廉价的光源，例如，在中性白色荧光灯等室内常用的光源下充分发挥作用的光催化剂，将有很大的实用价值。在国际公开WO 94/11092号公报中，虽然公开了通过在病房或居住空间的内壁上设置由二氧化钛等半导体形成的光催化薄膜来处理细菌或恶臭物质的方法，但是没有提及引入该二氧化钛的活性的方法和该粒子的光催化活性。若使用通常的二氧化钛，可以设想通过荧光灯等紫外线的比率小的光源产生的活性比上述例子的可见光应答型的光催化剂活性更低。另外，关于氧化钛微粒子的光催化能受重视的应用，作为代表的例子，试验了在容易处理的纤维或塑料成形体等介质中混合氧化钛微粒子，或在布、纸等的基体表面上涂布的方法。但是，通过氧化钛的强光催化作用，不仅有害有机物或环境污染物质被分解，连纤维或塑料、纸本身等介质也被容易分解·劣化，这成为实用上耐久性的阻碍。而且，从氧化钛微粒子的操作容易方面来看，虽然开发了混合氧化钛微粒子和粘合剂的涂料，但是还未发现具有能克服这种对载体的作用(阻碍)的耐久性的廉价的粘合剂。-->特开平9-225319号公报或特开平9-239277号公报中，公开了对氧化钛粒子的强光催化作用导致的树脂介质的劣化或粘合剂的劣化的防止抑制对策，作为其方法，公开了在氧化钛粒子的表面将铝、硅、锆等的光惰性化合物载持为具有立体障碍的岛状来抑制光催化作用的方法。但是，在该方法中，光惰性化合物被载持成岛状，因此有下述缺点，即在树脂介质或粘合剂的特定部位存在受到氧化钛的强光催化作用的部分。在特开平10-244166号公报中，虽然提出了在氧化钛的表面被覆多孔质的磷酸钙得到的光催化性氧化钛，但有人指出，此时存在由于被覆膜的磷酸钙层导致光催化性能低下的问题。另外，在国际公开WO 99/33566号公报中，公开了在氧化钛微粒子的表面的至少一部分形成多孔质的磷酸钙被覆层，在其界面上存在阴离子性表面活性剂的二氧化钛微粒子粉体。进一步，关于含有具有光催化活性的氧化钛的浆液，在特开平10-142008号公报中，公开了将二氧化钛溶胶溶液、二氧化钛凝胶体或二氧化钛溶胶·凝胶混合体在密闭容器内加热处理的同时进行加压处理，然后通过超声波分散或搅拌得到的含有锐钛矿型氧化钛的浆液。另外，特开平11-343426号公报中公开了分散稳定性优异的光催化涂料，其中公开了在溶剂中含有在146～150cm-1的范围内具有拉曼光谱的峰，而且，锐钛矿型氧化钛的占有比例在95质量％或以上的氧化钛和二氧化硅溶胶的光催化涂料。虽然公开了上述几种技术，但是在迄今为止的现有技术中，用工业上有用的方法不能提供能同时满足光催化性、与有机系材料一起使用时的耐久性和分散稳定性的光催化性粉体和浆液。本专利技术的目的在于，鉴于上述现有技术，提供一种在荧光灯等实用的微弱光量的光源下能充分发挥光催化能的光催化粒子及粉体、使用它们的有机聚合物组合物、浆液、涂布剂、显示光催化性的膜和具有它的物品。而且提供，在这些组合物或膜中，着色少、在膜中透明性高的产品。另外，本专利技术的目的之一在于，提供一种由于不损害二氧化钛的光催化性，同时分散稳定性优异从而可以极大地提高工业上的利用性的光催化性-->粉体和浆液，以及使用它们的聚合物组合物，油漆剂、光催化性成形体、光催化性结构体。本专利技术还提供一种光催化性粉体和浆液，其在对纤维、纸、塑料原材料的表面涂布，或者向这些材料的混合，或在涂料组合物中的使用中具有优异的光催化性和耐久性以及分散稳定性。专利技术的公开本专利技术者们针对上述目的进行了深入研究，结果通过专利技术做入即使在微弱光量的光源下也显示高的活性的光催化粒子，以及在上述活性高的二氧化钛微粒子的表面上存在含有选自碱土类金属、过渡金属和Al中的至少一种的多元酸盐为特征的光催化粉体和含有该粉体的浆液，达到了上述目的。即，本专利技术由以下的专利技术组成。(1)一种光催化粒子，其特征在于，在含有20ppm乙醛的5L干燥空气中，对在直径9cm的平面上均匀铺有的3.5g光催化粒子，用中性白色荧光灯照射波长365nm的紫外线强度达到6μW/cm2的光时，照射1小时后的乙醛分解率为20％或以上。(2)如上述1中记载的光催化粒子，其特征在于，分解率在40％或以上。(3)如上述2中记载的光催化粒子，其特征在于，分解率为80％或以上。(4)如上述1～3的任一项中记载的光催化粒子，光催化粒子含有二氧化钛。(5)如上述4中记载的光催化粒子，二氧化钛的BET比表面积是10～300m2/g。(6)如上述5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有锐钛矿型结晶系的二氧化钛。(7)如上述5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有板钛矿型结晶系的二氧化钛。(8)如上述5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有金红石型结晶系的二氧化钛。-->(9)如上述5中记载的光催化粒子，二氧化钛含有锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中的至少2种或以上的结晶系。(10)如上述6～9的任一项中记载的光催化粒子，光催化粒子是二氧化钛和作为光催化剂的惰性陶瓷的复合粒子。(11)如上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化粒子，其特征在于，在含有２０ｐｐｍ乙醛的５Ｌ干燥空气中，对在直径９ｃｍ的平面上均匀铺有的３．５ｇ光催化粒子，用中性白色荧光灯照射波长３６５ｎｍ的紫外线强度达到６μＷ／ｃｍ↑［２］的光时，照射１小时后的乙醛分解率为２０％或以上。

【技术特征摘要】
JP 2000-12-28 402470/00;JP 2001-12-21 388615/01;JP1.一种光催化粒子，其特征在于，在含有20ppm乙醛的5L干燥空气中，对在直径9cm的平面上均匀铺有的3.5g光催化粒子，用中性白色荧光灯照射波长365nm的紫外线强度达到6μW/cm2的光时，照射1小时后的乙醛分解率为20％或以上。2.如权利要求1中记载的光催化粒子，其特征在于，分解率在40％或以上。3.如权利要求2中记载的光催化粒子，其特征在于，分解率为80％或以上。4.如权利要求1～3的任一项中记载的光催化粒子，光催化粒子含有二氧化钛。5.如权利要求4中记载的光催化粒子，二氧化钛的BET比表面积是10～300m2/g。6.如权利要求5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有锐钛矿型结晶系的二氧化钛。7.如权利要求5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有板钛矿型结晶系的二氧化钛。8.如权利要求5中记载的光催化粒子，二氧化钛是含有金红石型结晶系的二氧化钛。9.如权利要求5中记载的光催化粒子，二氧化钛含有锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中的至少2种或以上的结晶系。10.如权利要求6～9的任一项中记载的光催化粒子，光催化粒子是二氧化钛和作为光催化剂的惰性陶瓷的复合粒子。11.如权利要求10中记载的光催化粒子，作为光催化剂的惰性陶瓷在二氧化钛粒子的表面局部存在。12.如权利要求10或11中记载的光催化粒子，作为光催化剂的惰性陶瓷是含有选自碱土类金属、过渡金属和Al中的至少一种的盐。13.如权利要求12中记载的光催化粒子，碱土类金属是选自Mg、Ca中的至少一种。14.如权利要求12中记载的光催化粒子，过渡金属是选自Fe、Zn中的至少一种。15.如权利要求12中记载的光催化粒子，其特征在于，含有碱土类金属的盐或含有过渡金属的盐是选自磷酸盐、缩合磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐、缩合硫酸盐和羧酸盐中的盐。16.如权利要求15中记载的光催化粒子，缩合磷酸盐是选自焦磷酸、三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、偏磷酸盐、过磷酸盐中的至少一种盐。17.如权利要求10或11中记载的光催化粒子，作为光催化剂的惰性陶瓷是选自Si化合物、Al化合物、P化合物、S化合物、N化合物中的至少一种。18.如权利要求10～17的任一项中记载的光催化粒子，复合粒子是具有10～300m2/g的BET比表面积的复合粒子。19.如权利要求1～18的任一项中记载的光催化粒子，其特征在于，由通过电泳光散射法测定的δ电位求得的等电点在4或以下。20.一种光催化性粉体，其特征在于，含有权利要求1～19的任一项中记载的光催化粒子。21.一种有机聚合物组合物，其特征在于，含有权利要求1～19的任一项中记载的光催化粒子。22.如权利要求21中记载的有机聚合物组合物，其特征在于，有机聚合物组合物的有机聚合物是选自热塑性树脂、热固化性树脂、合成树脂、天然树脂和亲水性高分子中的至少一种。23.如权利要求21中记载的有机聚合物组合物，有机聚合物组合物是选自涂料、涂布组合物、复合物和母炼胶中的至少一种有机聚合物组合物。24.如权利要求21～23的任一项中记载的有机聚合物组合物，有机聚合物组合物含有占该组合物总质量的0.01～80质量％的光催化性粉体。25.一种光催化性成形体，其特征在于，由权利要求21～24的任一项中记载的有机聚合物组合物成形形成。26.如权利要求25中记载的光催化性成形体，光催化性成形体是选自纤维、薄膜和塑料中的至少一种成形体。27.一种物品，其特征在于，由权利要求26中记载的光催化性成形体得到。28.一种物品，其特征在于，在表面具有权利要求1～19的任一项中记载的光催化粒子。29.如权利要求27或28中记载的物品，物品是选自建材、机械、车辆、玻璃制品、家电制品、农业材料、电子机器、工具、餐具、洗浴用品、卫生间用品、家具、衣服、布制品、纤维、革制品、纸制品、运动用品、草席、容器、眼镜、广告牌、管道、配线、配件、卫生材料和汽车用品中的至少一种。30.一种浆液，其特征在于，含有权利要求1～19的任一项中记载的光催化粒子。31.一种含有光催化粒子的浆液，其特征在于，干燥浆液得到的粉体是上述1～19的任一项中记载的光催化粒子。32.如权利要求30或31中记载的浆液，浆液含有水作为溶剂。33.如权利要求30或31中记载的浆液，浆液含有光催化粒子0.01～50％。34.如权利要求30或31记载的浆液，浆液的pH为4～10。35.如权利要求34记载的浆液，浆液的pH为6～8。36.如权利要求30～35的任一项中记载的浆液，在浆液中的光催化粒子的浓度是10％时，在波长550nm、光程2mm时测定时，浆液的光透过率是10％或以上。37.如权利要求36记载的浆液，光透过率是30％或以上。38.一种提供显示光催化性的膜的涂布剂，其特征在于，由权利要求1～19的任一项中记载的光催化粒子和至少与粘合剂构成。39.一种提供显示光催化性的膜的涂布剂，其特征在于，由权利要求30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中淳，三林正幸，植吉义范，萩原浩行，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]