二氧化硅基复合光催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化硅基复合光催化剂及其制造方法，所述二氧 化硅基复合光催化剂具有良好的水净化性能，并且能够抑制金属氧化物 的析出。所述二氧化硅基复合光催化剂含有主要为以二氧化硅成分为主 体的氧化物相(第1相)和二氧化钛相(第2相)的复合氧化物相，第2相的 存在比例朝向表层梯度性增加，其特征在于，所述第2相含有钛酸锶和 钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有优异的光催化剂功能、电气功能和/或热催化剂功能 的高强度。具体地说，本专利技术涉 及高强度无机纤维及其制造方法，所述无机纤维具有承担力学特性的中 心部(二氧化硅相)，并且具有作为将各种功能用于水质净化等的环境净化 材料优异的光催化剂功能。
技术介绍
近年来，对使用光催化剂的水的净化进行了研究。从不使用氯、臭 氧等一切对人体有害的物质的观点出发，利用光催化剂对水净化是非常 安全的净化方法。在这样的用途方面，通常对光催化剂膜(将光催化剂涂 布在基材上而成的膜)进行研究，但有时因该光催化剂膜上粘固了各种附 着物，遮挡了光或覆盖了表面而妨碍光催化剂性能。这些附着物大多是 水中存在的金属离子吸附在光催化剂纤维表面上进而又被氧化而形成的 氧化物。使用专利文献1所述的纤维状光催化剂的情况下，表面积比上 述光催化剂膜大，所以可以期待优异的净化性能，但是，另一方面，其 存在也容易粘固附着物的问题。即，如果能够防止附着物向纤维状的光 催化剂上粘固，则其作为水处理用光催化剂是非常有益的。为了除去附着在光催化剂上的这样的金属氧化物，有时用酸进行淸 洗或进行削去等，但这样的方法是危险的，有时可能导致光催化剂性能 降低，所以需要其他的对策。例如可以举出下述方法如专利文献2所 述那样，通过活性氧来使被处理水中的金属离子析出，并将生成的固体 物质过滤除去。另外，还有如下方法如专利文献3所述的那样，对光 催化剂表面施加与金属离子的极性同极性的电位。专利文献l:日本专利3465699号专利文献2:日本特开2004-181409号 专利文献3:日本特开2003-285069号但是，专利文献2所记载的方法除了需要利用光催化剂的净化装置 之外还需要其他装置，所以该方法留下了装置整体的规模变大、成本增 高的问题。另外，专利文献3所记载的方法也同样另外需要用于施加电 位的装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种二氧化硅基复合光 催化剂及其制造方法，所述二氧化硅基复合光催化剂具有良好的水净化 性能，并且通过简单的构成就能够抑制金属氧化物的析出。为了实现上述目的，本专利技术人反复进行深入研究，结果发现，通过 下述的简单构成，二氧化硅基复合光催化剂就能够具有良好的水净化性 能，并且能够抑制金属氧化物的析出，其中，所述二氧化硅基复合光催 化剂含有主要为以二氧化硅成分为主体的氧化物相(第1相)和二氧化钛 相(第2相)的复合氧化物相，第2相的存在比例朝向表层梯度性增加，所 述第2相含有钛酸锶和钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧化物。艮P， 本专利技术涉及一种二氧化硅基复合光催化剂，其含有主要为以二氧化硅成 分为主体的氧化物相(第1相)和二氧化钛相(第2相)的复合氧化物相，第 2相的存在比例朝向表层梯度性增加，所述二氧化硅基复合光催化剂的特 征在于，所述第2相含有钛酸锶和钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧 化物。此外，本专利技术涉及一种二氧化硅基复合光催化剂的制造方法，其特 征在于，对改性聚碳硅烷或对所述改性聚碳硅烷、有机钛化合物和有机 金属化合物的混合物进行熔融纺丝，经不熔化处理后，在空气中或氧气 中进行烧制，其中所述有机金属化合物是有机锶化合物和有机钡化合物 之中的至少一种以上的化合物，所述改性聚碳硅烷具有用有机钛化合物 和所述有机金属化合物对具有主要以下式表示的主链骨架且数均分子量 为200 10，000的聚碳硅垸进行修饰而形成的结构。IR(其中，上式中的R表示氢原子、低级烷基或苯基。)如上所述，根据本专利技术，能够提供一种二氧化硅基复合光催化剂及其制造方法，所述二氧化硅基复合光催化剂具有良好的水净化性能，并且通过简单的构成就能够抑制金属氧化物的析出。附图说明图1是示意性说明本专利技术的二氧化硅基复合氧化物的生成过程的图。具体实施例方式本专利技术的二氧化硅基复合光催化剂中，以二氧化硅成分为主体的氧 化物相(第l相)既可以是无定形的，也可以是结晶质的，并且还可以含有 能够与二氧化硅形成固溶体或低共熔点化合物的金属元素或金属氧化 物。对能与二氧化硅形成固溶体的金属元素(A)或者其氧化物能够与二氧 化硅形成特定组成的化合物的金属元素(B)没有特别限定，例如作为(A)， 可以举出钛；并且，作为(B)，可以举出铝、锆、钇、锂、钠、钡、钙、 硼、锌、镍、锰、镁、铁等。该第1相形成本专利技术得到的催化剂的内部相，起到承担力学特性的 重要作用。第1相相对于二氧化硅基复合光催化剂整体的存在比例优选 为98重量％ 40重量％，为了充分显示出作为目的的第2相的功能且表 现出高的力学特性，优选将第1相的存在比例控制在50重量％ 95重量％ 的范围内。在本专利技术中，在表现出光催化剂功能这一目的方面，第2相含有的 二氧化钛起到重要的作用，另外，在本专利技术中，在防止金属氧化物的附 着方面，第2相含有的钛酸锶和钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧化 物起到重要的作用。第2相中可以同时含有所述钛酸锶和钛酸钡。构成5该催化剂的表层部的第2相相对于二氧化硅基复合光催化剂整体的存在比例优选为4重量％ 60重量％，为了充分显示出各功能并同时还表现 出高强度，第2相的存在比例优选控制在5重量％ 50重量％的范围内。 进一步优选第2相所含有的钛酸锶和钛酸钡之中的至少一种以上的金属 氧化物相对于二氧化硅基复合光催化剂整体的含量为2重量％ 40重量％， 为了充分显示出其功能并同时还表现出高强度，所述含量优选控制在3重 量％ 20重量％的范围内。第2相含有的除钛以外的金属元素的存在比 例优选在距催化剂表面5nm 500nm的深度存在梯度；第2相含有的二 氧化钛优选晶粒粒径为15nm以下且具有光催化剂功能。此外，本专利技术的二氧化硅基复合光催化剂通过在其中含有钛酸锶和 钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧化物而将光催化剂的等电点调整为 8以上。本专利技术的二氧化硅基复合光催化剂优选是纤维状的二氧化硅基复 合光催化剂纤维，但也可以是颗粒、膜、薄膜。本专利技术的二氧化硅基复合光催化剂可以通过上述的方法得到，下面 将其分成第1工序 第4工序进行说明。本专利技术的二氧化硅基复合光催 化剂的生成过程示意性示于图1。首先，第1工序是制造数均分子量为1,000 50,000的改性聚碳硅烷 (用作制造二氧化硅基复合光催化剂的起始原料)的工序。上述改性聚碳硅烷的基本制造方法与日本特开昭56-74126号极为类 似，但本专利技术中，需要格外注意控制其中记载的官能团的结合状态。下 面对此进行简单说明。作为起始原料的改性聚碳硅烷是从具有主要以下式表示的主链骨架 且数均分子量为200 10,000的聚碳硅烷和以通式M(OR')n或MR"m(M 表示钛和钛以外的金属元素，R'表示具有1 20个碳原子的烷基或苯基， R"表示乙酰丙酮根，m和n表示大于1的整数)为基本结构的有机金属化 合物衍生的。作为有机金属化合物，需要使用有机钛化合物以及选自有 机锶化合物和有机钡化合物之中的至少一种以上的有机金属化合物，并 且优选其分子量比所形成的改性聚碳硅烷小。<formula>formula see original document page 7</formula>(其中，上式中的R表示氢原子、低级烷基或苯基。)用于形成二氧化钛的有机钛化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅基复合光催化剂，其含有复合氧化物相，所述复合氧化物相主要为第１相即以二氧化硅成分为主体的氧化物相和第２相即二氧化钛相的复合氧化物相，第２相的存在比例朝向表层梯度性增加，该复合光催化剂的特征在于，所述第２相含有钛酸锶和钛酸钡之中的至少一种以上的金属氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山冈裕幸，原田义胜，藤井辉昭，大谷慎一郎，松永格，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP