氧化钛以及使用氧化钛的光催化剂和光催化剂涂料组合物制造技术

提供一种通过可见光照射表现出足够高的光催化活性的氧化钛。使用所述氧化钛，还提供了一种优异的光催化剂和光催化剂涂料组合物。所述氧化钛具有（ｉ）在所述氧化钛的电子自旋谐振谱的ｇ值为１．９３０－２．０３０范围内的三个或更多的峰，其中，最大的峰在ｇ值为１．９９０－２．０２０范围内，和／或（ｉｉ）１．５０×１０↑［１６］自旋／ｇ或更大的自旋浓度Ｘ，由可见光辐照后测得的氧化钛电子自旋共振谱确定。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
氧化钛以及使用氧化钛的光催化剂和光催化剂涂料组合物本专利技术涉及一种氧化钛，涉及使用所述氧化钛的光催化剂和使用所述氧化钛的光催化剂涂料组合物。紫外线对半导体的辐照产生具有强还原活性的电子和具有强氧化活性的正空穴，通过氧化还原作用，来分解与所述半导体接触的分子物质。这样的活性称为光催化活性。通过所述光催化活性，分解大气中的Nox，分解去除在生活或工作空间的难闻气味物质、霉菌等，分解并去除水中的环境污染物质，如有机溶剂、农用化学品和表面活性剂。作为一种表现出光催化活性的物质，氧化钛正引起更多的注意，并且氧化钛制成的光催化剂已经投入市场。然而，在所述光催化剂用可见光照射时，目前市场上的氧化钛光催化剂表现出的光催化活性是不够的。本专利技术的目的是提供一种氧化钛，它通过可见光辐照表现出足够高的光催化活性，提供一种使用所述氧化钛作为催化剂成分的光催化剂，并提供一种使用所述氧化钛的光催化剂涂料组合物。为了达到这些目的，本专利技术人已经研究了氧化钛。结果，本专利技术人发现，特定的氧化钛通过可见光照射表现出足够高的光催化活性，并且完成了本专利技术。因此，本专利技术提供一种氧化钛，具有：(ⅰ)在所述氧化钛电子自旋共振谱的g值为1．930-2．030范围内有三个或更多的峰，其中，最大的峰在g值为1．990-2．020范围内，和／或(ⅱ)1．50×1016自旋／g或更大的自旋浓度X，由可见光辐照后测得的氧化钛电子自旋共振谱确定。本专利技术还提供一种含有上述氧化钛作为催化剂成分的光催化剂。本专利技术还提供一种包含上述氧化钛和溶剂的光催化剂涂料组合物。图1是波长-透射率图，表示一种装有光源的紫外线隔断滤波器的光谱特性，用于计算自旋浓度X的可见光照射和评价实施例2和3以及对比实施例2和3中的光催化剂活性的可见光照射。-->图2是波长-透射率图，表示装有光源的红外线隔断滤波器的光谱特性，用于计算自旋浓度X的可见光照射。图3表示在实施例1和对比实施例1中所得的氧化钛的ESR谱。图4是波长-透射率图，表示装有光源的紫外线隔断滤波器的光谱特性，用于评价实施例1和对比实施例1中的光催化活性的可见光照射。图5表示在实施例2和3以及对比实施例2和3中所得的氧化钛的ESR谱。图6是波长-透射率图，表示装有光源的红外线隔断滤波器的光谱特性，用于评价实施例2和3以及对比实施例2和3中的光催化活性的可见光照射。本专利技术中的氧化钛具有(ⅰ)在其电子自旋共振谱(下文称为ESR谱)的g值为1．930-2．030范围内的三个或更多的峰，其中，最大的峰在g值为1．990-2．020范围内，和／或(ⅱ)1．50×1016自旋／g或更大，优选为3．10×1016自旋／g或更大的自旋浓度X，这由可见光辐照后测得的其ESR谱确定。ESR的原理可以描述如下：在未配对电子放在磁场中时，由于Zeeman效应，能级分裂。假定分裂的能量差用△E表示，在随着磁场强度变化，施加满足下列公式(Ⅰ)的微波范围内(频率ν)的电磁场时：△E=hν    (Ⅰ)(h：普朗克常数6．6255×10-34Js，ν：微波频率)在磁场强度H满足下列公式(Ⅱ)的情况下发生谐振吸收：hν=gβH    (Ⅱ)在通过横坐标为磁场强度，纵坐标为电磁场的吸收所得的共振吸收曲线上表现出一个峰。基于所述峰的位置，用从公式(Ⅱ)推导来的下列公式(Ⅲ)获得g值，g值是表示配对电子状态的指数：g=hν／(βH)    (Ⅲ)(g：g值，β：波尔磁子9．274×10-24JT-1，H：磁通量密度)。一般来说，为了改进检测灵敏度，用线性微分形式的共振吸收曲线表示ESR谱。可以检测本专利技术的氧化钛是否在其ESR的g值为1．930-2．030范围内有三个或更多的峰，以及最大的峰是否在g值为1．990-2．020范-->围内，例如，使用下列方法：在蔽光的同时测量ESR谱。可以用ESP-300(BRUKER JAPAN Co．，Ltd制造)在下列条件下进行氧化钛的ESR谱测量，通过把共振吸收发生时所得的磁通量密度(H)代入公式(Ⅲ)计算氧化钛的g值。温度：室温压力：大气压微波频率：9．47GHz(=9．47×109s-1)中心场：3400G扫描宽度：500G扫描时间：83．885s时间常数(Time Const．)：1310．72ms调制幅度(Mod．Amplitude)：5．054G峰位置检测：用1，1’-联苯-2-苦基偕腙肼(下文称为DPPH)的2．0037的g值校正。为什么本专利技术的氧化钛表现出优异的光催化活性还不清楚。然而，因为位于ESR谱的g值在1．930和2．030之间的峰被认为是由含氮(原子量：14)自由基产生的，所以，假定所述光催化活性与氮的存在和由于氮的存在氧化钛内晶格畸变有关系。在本专利技术中，用可见光照射氧化钛后测得的ESR谱的g值在2．002-2．008范围内之间的面积，计算自旋浓度X。2．002-2．008的g值对应于3365-3375G的磁通量密度。例如，可以在与上述实例相同的条件下进行用于计算自旋浓度X的ESR谱测量，但是，在所述可见光照射后，用可见光照射氧化钛1分钟测量ESR谱，并且一些条件可以改变如下：扫描时间：84s时间常数：20ms调制幅度：2G测量范围：3150-3650累积数(integration number)：5次用于测量的派热克斯(Pyrex)反应管测量部件直径：2mm峰位置检测：用DPPH校正。可以使用500W氙灯(商品名：Lamphouse UI-502，灯：UXL-500D；-->照明装置：XB-50101AA-A；Ushio Inc．制造)作为光源进行用于计算自旋浓度X的可见光辐照，所述氙灯装有图1所示光谱特性的紫外截止滤波器(商品名：Y-45；Toshiba Glass Co．，Ltd．制造)和图2所示光谱特性的红外截止滤波器(商品名：IRA-25S；Toshiba Glass Co．，Ltd．制造)。通过对比氧化钛的ESR谱和已知自旋浓度的物质的ESR谱测定氧化钛的自选浓度X(自旋／g)。计算的实例之一(不应该作为对本专利技术范围的限制)如下。根据Hiroaki Ohya著、Kodansha Scientific出版的“电子自旋共振”第44页的描述，使用4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-烃氧基(下文称为TEMPOL)作为已知自旋浓度的物质，通过下列(1)-(6)的过程测定氧化钛的自旋浓度。(1)在20ml水中溶解0．00993g的TEMPOL，制备TEMPOL水溶液。用水稀释1ml所得TEMPOL水溶液，制备50ml水溶液(溶液a1)，然后，用水稀释5ml水溶液a1，制备10ml水溶液(溶液a2)。分别测量溶液a1和a2的每个ESR谱(以微分形式)。把这些微分形式的ESR谱转变成积分形式，通过面积测量等方法计算在积分形式的ESR谱中的面积。在溶液a1的ESR谱中的面积A1为1．178×107，在溶液a2的ESR谱中的面积A2为4．614×106。(2)用于获得所述ESR谱的测定池直径为2mm、高2．5cm，所以，测量区域的体积为7．854×10-5L。(3)从溶液a1的浓度9．930×10-6g／mL(=5．773×10-5mol／L)和测量区域的体积，计算出测量区域中TEMPOL的摩尔数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化钛，具有： （ｉ）所述氧化钛的电子自旋共振谱的ｇ值为１．９３０－２．０３０范围内的三个或更多的峰，其中，最大的峰在ｇ值为１．９９０－２．０２０范围内，和／或 （ｉｉ）１．５０×１０↑［１６］自旋／ｇ或更大的自旋浓度Ｘ，由可见光辐照后测得的氧化钛电子自旋共振谱确定。

【技术特征摘要】
JP 1999-10-29 310250/99;JP 2000-2-24 47295/001．一种氧化钛，具有：(ⅰ)所述氧化钛的电子自旋共振谱的g值为1．930-2．030范围内的三个或更多的峰，其中，最大的峰在g值为1．990-2．020范围内，和／或(ⅱ)1．50×1016自旋／g或更大的自旋浓度X，由可见光辐照后测得的氧化钛电子自旋共振谱确定。2．一种根据权利要求1的氧化钛，在所述氧化钛的电子自旋共振谱的g值为1．930-2．030范围内有三个或更多的峰，其中，最大的峰在g值为1．990-2．020范围内。...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒谷能彰，安东博幸，小池宏信，
申请(专利权)人：住友化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]