JP2003001116A

JP2003001116A - 光触媒およびその製造方法ならびにそれを備える空気清浄機

Info

Publication number: JP2003001116A
Application number: JP2001186082A
Authority: JP
Inventors: Toshimoto Kishimoto; 敏始岸本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた分解機能を有する光触媒およびその製
造方法ならびにそれを備える空気清浄機を提供する。【解決手段】チタン含有有機ポリマーに含まれる有機
物を加熱して分解することによって酸化チタンを形成す
る工程を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒およびその
製造方法ならびにそれを備える空気清浄機に関し、特
に、酸化チタンからなる光触媒およびその製造方法なら
びにそれを備える空気清浄機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大気浄化や脱臭などの種々の機能
を有する光触媒が注目を集めている。光触媒にそのバン
ドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射する
と、光励起によって伝導帯に電子を生じ、価電子帯に正
孔を生じる。光励起により生じた電子の持つ強い還元力
や、正孔の持つ強い酸化力によって、大気中の有害物質
や細菌あるいは臭気物質などの有機物が分解される。

【０００３】上述のような光触媒機能を有する材料のう
ち、特に、生体への悪影響が少なく安定である酸化チタ
ンを種々の用途に応用することが検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法によって製造された酸化チタン光触媒は、その
機能が十分ではなく、さらなる機能の向上が必要であ
る。また、従来の酸化チタン光触媒は、３１５ｎｍ〜４
００ｎｍの波長を持つ紫外線（長波長紫外線）によって
励起されて光触媒活性を発現するが、より高エネルギー
の光であり、１００ｎｍ〜３１５ｎｍの波長を持つ紫外
線（短波長紫外線）を用いる場合には、光源の消費電力
あたりの有機物質の分解機能が低下するという問題があ
る。

【０００５】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、優れた分解機能を有する光触媒
およびその製造方法ならびにそれを備える空気清浄機を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による光触媒の製
造方法は、チタン含有有機ポリマーに含まれる有機物を
加熱して分解することによって酸化チタンを形成する工
程を包含し、そのことによって上記目的が達成される。
なお、本願明細書においてチタン含有有機ポリマーと
は、チタン元素を含む化合物をモノマー（単量体）とし
て重合を行い、ポリマー（高分子）となったものを指
す。

【０００７】本発明による光触媒は、チタン含有有機ポ
リマーに含まれる有機物を加熱分解させて生成した酸化
チタンからなり、そのことによって上記目的が達成され
る。

【０００８】波長３１５ｎｍ未満の紫外線を照射された
ときの分解機能が、波長３１５ｎｍ以上の紫外線を照射
されたときの分解機能よりも優れていることが好まし
い。波長２８０ｎｍ未満の紫外線を照射されたときの分
解機能が、波長２８０ｎｍ以上の紫外線を照射されたと
きの分解機能よりも優れていることがさらに好ましい。

【０００９】本発明による空気清浄機は、ケーシング
（１０）と、前記ケーシング（１０）内に設けられた空
気浄化部（２０）とを有し、前記空気浄化部（２０）
は、上記の光触媒と、この光触媒に光を照射する光源
（２６）とを有し、そのことによって上記目的が達成さ
れる。

【００１０】前記光源（２６）は、波長１００ｎｍ以上
３１５ｎｍ未満の紫外線を照射することが好ましい。前
記光源（２６）は、波長１００ｎｍ以上２８０ｎｍ未満
の紫外線を照射することがさらに好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施形態を説
明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるも
のではない。

【００１２】本発明による実施形態の光触媒は、チタン
含有有機ポリマーに含まれる有機物を加熱して分解する
ことによって酸化チタンを形成する工程を包含する製造
方法によって製造される。すなわち、本発明による光触
媒は、チタン含有有機ポリマーに含まれる有機物を加熱
分解させて生成した酸化チタンからなる。

【００１３】上述のようにして製造された本発明による
光触媒は、従来の酸化チタン光触媒よりも優れた分解機
能を有し、短波長紫外線が照射されたときに特に高い分
解機能を示す。典型的には、波長３１５ｎｍ未満の紫外
線を照射されたときの分解係数（ある有機物質に対する
分解係数）が、波長３１５ｎｍ以上の紫外線が照射され
たときの分解係数よりも大きい。すなわち、波長３１５
ｎｍ未満の紫外線を照射されたときの分解機能が、波長
３１５ｎｍ以上の紫外線を照射されたときの分解機能よ
りも優れている。従って、一般的な殺菌灯の光（約２５
４ｎｍの波長の短波長紫外線）を用いて、高い分解機能
を実現させることができる。そのため、殺菌灯の光を用
いて殺菌を行うと同時に、光触媒機能による種々の物質
の分解、例えば臭気物質の分解などを効率よく行うこと
ができる。

【００１４】なお、上述したように、波長３１５ｎｍ未
満の紫外線（いわゆるＵＶ−ＢおよびＵＶ−Ｃ）を照射
されたときの分解機能が、波長３１５ｎｍ以上の紫外線
（いわゆるＵＶ−Ａ）を照射されたときの分解機能より
も優れていることが好ましく、波長２８０ｎｍ未満の紫
外線（ＵＶ−Ｃ）を照射されたときの分解機能が、波長
２８０ｎｍ以上の紫外線（ＵＶ−ＡおよびＵＶ−Ｂ）を
照射されたときの分解機能よりも優れていることがさら
に好ましい。

【００１５】本発明による光触媒が上述の機能を有する
理由を以下に説明する。

【００１６】本発明による光触媒の製造方法において
は、チタン含有有機ポリマーに含まれる有機物を加熱し
て分解することによって酸化チタンを形成する。このと
き、チタン原子に結合している有機物が加熱分解されて
除去される（あるいは燃焼分解されて除去される）の
で、チタン含有有機ポリマーは、多孔質の酸化チタン結
晶あるいは非常に微細な酸化チタン結晶になると考えら
れる。

【００１７】このような酸化チタン結晶においては、結
晶の粒子自体のサイズに起因する量子効果（励起エネル
ギーが不連続な値をもつ、量子化と呼ばれる現象）が無
視できなくなり、より大きな励起エネルギー（より短波
長の光）を必要とするようになる。このように量子化さ
れ、より高エネルギーの光で励起された光触媒は、より
大きな酸化力および還元力を有するようになる。そのた
め、本発明による光触媒は、各種の有機物質に対して高
い分解機能を有し、従来の酸化チタン光触媒に比べて優
れた分解機能を有する。

【００１８】また、従来の酸化チタン光触媒において、
短波長紫外線を用いた場合に分解機能が向上しないの
は、励起順位のバンド構造が連続しているため（つまり
量子化されていないため）、高エネルギーの光で励起さ
れたとしてもすぐに最も低エネルギーの状態へと熱失活
するためであると考えられる。

【００１９】本発明による実施形態の光触媒の製造方法
をより具体的に説明する。

【００２０】まず、チタン含有有機ポリマーを用意す
る。チタン含有有機ポリマーとしては、チタンキレート
（チタンキレート化合物）の重合体（例えば、ポリチタ
ンアセチルアセトナート）などを用いることができる。

【００２１】次に、チタン含有有機ポリマーを適当な溶
媒中に分散させる。溶媒としては、例えば、水、エタノ
ール、メタノールを用いることができる。

【００２２】続いて、チタン含有有機ポリマーを分散さ
せた溶液を支持体（例えばガラス板）上に塗布する。

【００２３】その後、所定の温度で所定の時間焼成を行
い、チタン含有有機ポリマーに含まれる有機物を加熱し
て分解することによって、酸化チタンを形成する。焼成
を行うときの温度は、酸化チタンの結晶がアナターゼ型
からルチル型に転移することがない温度であることが好
ましい。また、チタン含有有機ポリマーに含まれる有機
物を十分に加熱分解して除去できる温度であることが好
ましい。焼成を行う時間についても同様である。なお、
必要に応じて、焼成前に室温で仮乾燥を行ってもよい。

【００２４】上述のようにして、本発明による実施形態
の光触媒が得られる。なお、チタン含有有機ポリマーや
チタン含有有機ポリマーを分散させる溶媒として用いる
ことができるものとしては、例示したものに限定されな
い。

【００２５】上述の製造方法を用いて製造された光触媒
においては、酸化チタン膜が支持体上に形成されてい
る。つまり、上述の製造方法を用いると、支持体上に酸
化チタンが担持された光触媒体が得られる。勿論、上述
のように酸化チタンを形成すると同時に支持体上に担持
することができる方法に限定されず、以下の方法を用い
てもよい。

【００２６】まず、チタン含有有機ポリマーを用意す
る。次に、所定の温度で所定の時間焼成を行い、チタン
含有有機ポリマーに含まれる有機物を加熱して分解する
ことによって、酸化チタンを形成する。

【００２７】このようにして、本発明による実施形態の
光触媒が得られる。この光触媒を、必要に応じて支持体
上に担持し、光触媒体とすることができる。例えば、上
述のようにして得られた光触媒を適当な溶媒に分散さ
せ、光触媒を分散させた溶液を支持体（例えばガラス
板）上に塗布し、乾燥あるいは焼成することによって、
光触媒体が得られる。

【００２８】以下に、本発明による光触媒の具体的な実
施例を示す。なお、以下に示す実施例１から４および比
較例においては、約０．１ｇの光触媒が１００ｃｍ²の
ガラス板上に担持された光触媒体を形成した。（実施例１）ポリチタンアセチルアセトナート（［Ｔｉ
（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₂Ｏ］_n）をエタノールに分散させ、ガラ
ス板に塗布後、４００℃で１時間焼成することによって
作成した。（実施例２）ポリチタンアセチルアセトナートを水に分
散させ、ガラス板に塗布後、４００℃で１時間焼成する
ことによって作成した。（実施例３）ポリチタンアセチルアセトナートをメタノ
ールに溶解させ、ガラス板に塗布後、４００℃で１時間
焼成することによって作成した。（実施例４）ポリチタンアセチルアセトナートの粉体を
４００℃で５時間焼成することによって得られた酸化チ
タン粉体を水中に分散させ、ガラス板に塗布後、４００
℃で１時間焼成することによって作成した。（比較例）市販の酸化チタン粉末（石原産業製ＳＴ−０
１）を水に分散させ、ガラス板に塗布後、乾燥させるこ
とによって作成した。

【００２９】上述のようにして作成した実施例１から４
および比較例の光触媒の分解係数を、以下の方法を用い
て測定した。

【００３０】まず、実施例１から４および比較例の光触
媒（光触媒体）に、波長が約３６５ｎｍの紫外線を約１
２時間照射することによって初期化を行い、光触媒に付
着している有機物質を分解する。

【００３１】次に、初期化済みの光触媒を５ｌ（５００
０ｃｍ³）の容積を持つ試験装置内に設置する。

【００３２】続いて、試験装置内に約１０ｐｐｍになる
ようにエチレンガスを導入する。

【００３３】その後、試験装置内に設置された紫外線灯
によって紫外線（波長３６５ｎｍまたは２５４ｎｍ）を
光触媒に照射し、試験装置内のエチレンガスの濃度変化
を測定する。

【００３４】このようにして測定された実施例１から４
および比較例の光触媒の分解係数を表１および図１に示
す。図１は、実施例１から４および比較例の光触媒の分
解係数を示すグラフである。（表１）３６５ｎｍ紫外線照射時の２５４ｎｍ紫外線照射時の試験サンプル分解係数（ｍｉｎ^-1）分解係数（ｍｉｎ^-1）実施例１０．０１８８９０．０５４６０実施例２０．０１７１００．０３８２５実施例３０．０１９３９０．０２８１６実施例４０．０２０６３０．０６００５比較例０．０２６１８０．０１９０７表１および図１に示したように、実施例１から４の光触
媒はいずれも、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに
は従来の酸化チタン光触媒とほぼ同程度の分解係数を有
し、２５４ｎｍの紫外線が照射されたときには従来の酸
化チタン触媒よりも大きな分解係数を有している。ま
た、実施例１から４の光触媒はいずれも、２５４ｎｍの
紫外線が照射されたときの分解係数が、３６５ｎｍの紫
外線が照射されたときの分解係数よりも大きい。

【００３５】このように、本発明による実施例の光触媒
は、比較例の光触媒よりも優れた分解機能を有し、短波
長紫外線が照射されたときに特に高い分解機能を示す。
従って、一般的な殺菌灯の光（約２５４ｎｍの波長の短
波長紫外線）を用いて、高い分解機能を実現させること
ができる。そのため、殺菌灯の光を用いて殺菌を行うと
同時に、光触媒機能による種々の物質の分解、例えば臭
気物質の分解などを効率よく行うことができる。

【００３６】本発明による光触媒は、種々の用途に好適
に用いられる。例えば、空気清浄機に用いることができ
る。以下、本発明による実施形態の空気清浄機１００を
図２を参照しながら説明する。図２は、本発明による実
施形態の空気清浄機１００を模式的に示す斜視図であ
る。

【００３７】空気清浄機１００は、ケーシング１０と、
このケーシング１０内に設けられた空気浄化部２０およ
び送風ファン３０とを有する。

【００３８】ケーシング１０は、前面に形成された吸気
口１１と、上面に形成された排気口１２とを有してお
り、ケーシング１０の内部は、吸気口１１から排気口１
２に至る通気路となるように形成されている。

【００３９】空気浄化部２０は、本発明による光触媒
と、この光触媒に光を照射する光源２６とを有する。さ
らに詳しく説明すると、空気浄化部２０は、プレフィル
タ２１と、イオン化部２２と、静電フィルタ２３と光触
媒フィルタ２４とを含む積層フィルタ２５と、光源２６
とが吸気口１１側からこの順に沿って配置されて構成さ
れている。

【００４０】プレフィルタ２１は、比較的大きなごみや
塵を除去するためのものである。イオン化部２２は、汚
れの粒子を帯電させるために放電を行うものであり、イ
オン化部２２によって帯電した粒子は、静電フィルタ２
３に付着する。プレフィルタ２１、イオン化部２２およ
び静電フィルタ２３としては、公知のものを用いること
ができる。

【００４１】光触媒フィルタ２４は、本発明による光触
媒が担持された不織布シートである。不織布シートの表
面に、コロイダルシリカなどの無機系バインダや光触媒
によって分解されないＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）などのフッ素樹脂を用いて接着することによっ
て光触媒が担持されている。勿論、上述のものに限定さ
れず、紙や金属のコルゲートや、フッ素樹脂基材、ある
いはガラス樹脂上に担時することによって作成した光触
媒フィルタを用いてもよい。

【００４２】光源２６は、光触媒フィルタ２４の光触媒
に光を照射することによって、光触媒を励起させる。本
実施形態においては、光源２６として、３１５ｎｍ〜１
００ｎｍ（より好ましくは２８０ｎｍ〜１００ｎｍ）の
波長の紫外線を照射するインバーターランプを用いる。

【００４３】上述の構成を有する本実施形態の空気清浄
機１００は、本発明による光触媒を備えているので、優
れた浄化性能を有しており、空気中の有害物質や臭気物
質が効率よく分解される。

【００４４】なお、本発明による光触媒は、優れた分解
機能を有しているので、上述した空気清浄機に限定され
ず、種々の用途に好適に用いられる。例えば、空気調和
装置内の空気清浄機構やエチレン分解による青果物の鮮
度保持装置、あるいは殺菌線を用いて殺菌を行う部屋な
どの壁面塗装などに用いて脱臭を行うなどの用途に好適
に用いられる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によると、優れた分解機能を有す
る光触媒およびその製造方法が提供される。本発明によ
る光触媒は、種々の用途に好適に用いられる。

【００４６】本発明による光触媒を空気清浄機に用いる
と、優れた浄化性能を有する空気清浄機が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１から４の光触媒および比
較例の光触媒の分解係数を示すグラフである。

【図２】本発明による実施形態の空気清浄機１００を模
式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ケーシング１１吸気口１２排気口２０空気浄化部２１プレフィルタ２２イオン化部２３静電フィルタ２４光触媒フィルタ２５積層フィルタ２６光源３０送風ファン１００空気清浄機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C080 AA07 AA10 BB02 BB05 CC01 HH05 KK08 MM02 QQ03 QQ11 4G047 CA02 CA10 CB04 CC03 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA21A BA21B BA22A BA22B BA27A BA27B BA48A BC50A BC50B CA01 CA17 DA06 EA08 FA02 FA03 FB34 FB36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン含有有機ポリマーに含まれる有機
物を加熱して分解することによって酸化チタンを形成す
る工程を包含する光触媒の製造方法。
【請求項２】チタン含有有機ポリマーに含まれる有機
物を加熱分解させて生成した酸化チタンからなる光触
媒。
【請求項３】波長３１５ｎｍ未満の紫外線を照射され
たときの分解機能が、波長３１５ｎｍ以上の紫外線を照
射されたときの分解機能よりも優れている請求項２に記
載の光触媒。
【請求項４】ケーシング（１０）と、前記ケーシング
（１０）内に設けられた空気浄化部（２０）とを有し、前記空気浄化部（２０）は、請求項２または３に記載の
光触媒と、前記光触媒に光を照射する光源（２６）とを
有する、空気清浄機。
【請求項５】前記光源（２６）は、波長１００ｎｍ以
上３１５ｎｍ未満の紫外線を照射する、請求項４に記載
の空気清浄機。