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WO2018147444A1 - 光触媒担持網状シート、空気清浄機、及び光触媒担持網状シートの製造方法 - Google Patents

光触媒担持網状シート、空気清浄機、及び光触媒担持網状シートの製造方法 Download PDF

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WO2018147444A1
WO2018147444A1 PCT/JP2018/004723 JP2018004723W WO2018147444A1 WO 2018147444 A1 WO2018147444 A1 WO 2018147444A1 JP 2018004723 W JP2018004723 W JP 2018004723W WO 2018147444 A1 WO2018147444 A1 WO 2018147444A1
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WO
WIPO (PCT)
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photocatalyst
titanium
sheet
mesh sheet
titanium oxide
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/004723
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English (en)
French (fr)
Inventor
圭喜 木村
勝浩 山口
岡　徹
祐幸 森戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunstar Engineering Inc
U Vix Corp
Original Assignee
Sunstar Engineering Inc
U Vix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP18750787.6A priority patent/EP3581270A4/en
Priority to US16/485,284 priority patent/US20200054776A1/en
Priority to JP2018567527A priority patent/JP6972036B6/ja
Publication of WO2018147444A1 publication Critical patent/WO2018147444A1/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a photocatalyst-supporting mesh sheet, an air cleaner, and a method for producing a photocatalyst-supporting mesh sheet.
  • Anatase-type titanium oxide is known as a photocatalyst, and holes are generated by ultraviolet irradiation to generate active species such as hydroxy radicals (.OH). Since organic substances are decomposed by this, a deodorizing effect and a sterilizing effect are obtained, and it is applied to an air purifier and the like.
  • Patent Document 1 is known as one using anatase-type titanium oxide as a photocatalyst.
  • an anodized film is oxidized on the surface of a titanium foil having a non-periodic sponge structure in which a large number of microchannels penetrating the front and back surfaces are formed by etching with a non-periodic pattern from one side or both sides.
  • a photocatalytic sheet is disclosed in which a titanium base is formed and anatase-type titanium oxide particles are baked onto the titanium oxide base.
  • the anatase-type titanium oxide serving as a photocatalyst can be firmly supported and prevented from peeling, and further, the chance of contact with the photocatalyst can be increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be significantly improved.
  • Patent Document 1 since the titanium foil is subjected to the etching treatment, there is a concern that the manufacturing cost is increased, and further improvements such as cost reduction are required.
  • Patent Document 2 is known as an example using other metals.
  • the metal surface has a plurality of openings, and the opening ratio of the openings is 30% or more and 90% or less with respect to the metal surface, and other than the openings on the metal surface.
  • a photocatalyst-supporting metal filter comprising a metal filter substrate whose remaining portion is roughened and a photocatalyst layer formed on the metal filter substrate.
  • the present invention firmly supports the anatase-type titanium oxide serving as a photocatalyst to prevent peeling, and further increases the chance of contact with the photocatalyst, thereby significantly improving the purification efficiency of the photocatalyst and reducing the manufacturing cost.
  • Another object is to provide a photocatalyst-supporting network sheet.
  • the photocatalyst-supporting network sheet of the present invention has a titanium oxide film formed on the surface of a network-like titanium sheet having a periodic pattern, and anatase-type titanium oxide particles are supported on the titanium oxide film. It is characterized by that.
  • a photocatalyst-supporting network-like structure that strongly supports anatase-type titanium oxide serving as a photocatalyst, further increases the chance of contact with the photocatalyst, greatly improves the purification treatment efficiency by the photocatalyst, and suppresses the manufacturing cost. Sheets can be provided.
  • the photocatalyst carrying network sheet, the air cleaner, and the photocatalyst carrying network sheet manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.
  • the method for producing a photocatalyst-supporting network sheet of the present invention is a net-like titanium wire mesh sheet having a periodic pattern in which titanium wires are knitted, and the titanium wire mesh sheet is subjected to an anodic oxidation treatment and / or heat treatment.
  • a titanium oxide film is formed on the titanium oxide film, and anatase-type titanium oxide particles are supported on the titanium oxide film.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of a photocatalyst-supporting network sheet according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a part of the photocatalyst-supporting network sheet of the present embodiment, and an enlarged schematic view and a cross-sectional schematic view thereof.
  • the titanium oxide film 3 is formed on the surface of the expanded titanium mesh sheet 11, and the anatase-type titanium oxide particles 4 are carried on the titanium oxide film 3 to form the photocatalyst layer 5.
  • the expanded titanium mesh sheet 11 is a reticulated titanium sheet having a periodic pattern, and can be obtained by expanding the titanium sheet.
  • the expanding method can be changed as appropriate, but a plurality of scratches are made on the titanium sheet, and both ends of the titanium sheet are stretched to produce a reticulated titanium sheet having a periodic pattern.
  • the plurality of scratches may or may not penetrate the titanium sheet.
  • the method for forming the scratch can be appropriately changed, and examples thereof include a method of forming by laser irradiation, a method of forming by pressing, and a method of using an ultrasonic cutter. Among these, it is preferable to form by press working or laser irradiation.
  • the plurality of flaws are preferably formed at intervals of 0.05 to 3 mm, for example.
  • the method for forming the plurality of scratches can be changed as appropriate, but it is preferable to form a hole by scratching the titanium sheet obliquely and penetrating it.
  • the hole is formed so as to be sideways, and the air resistance is increased. Thereby, the contact area for air purification becomes large, and purification efficiency improves more.
  • the thickness of the expanded titanium mesh sheet 11 is preferably 0.05 to 2 mm, for example.
  • the opening of the expanded titanium mesh sheet 11 has a length in the short direction of preferably 0.05 to 5 mm, and more preferably 0.05 to 1.5 mm. Further, the length in the long direction is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 0.1 to 3 mm.
  • the opening ratio of the expanded titanium mesh sheet 11 is preferably 5 to 95%, more preferably 10 to 80%.
  • the fluidity of air in the obtained photocatalyst-supporting network sheet is improved, the chance of contact with the photocatalyst is increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst is further improved.
  • the density of the expanded titanium mesh sheet is increased, the desired strength is maintained, and the desired shape can be easily maintained even when used for a member such as an air purifier.
  • size of the opening part of the expanded titanium mesh sheet 11 becomes substantially the same as the magnitude
  • the expanded titanium mesh sheet 11 is a reticulated titanium sheet having a periodic pattern, but it is not always necessary that all the portions have a periodic pattern, and 50% or more is preferably a periodic pattern. % Or more is more preferably a periodic pattern.
  • FIG. 2 shows a diagram for explaining an example of a method for producing a photocatalyst carrying sheet in the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a part of the manufacturing process, and the manufacturing process of the expanded titanium mesh sheet 11 is omitted.
  • FIG. 2 (a) shows a cross-sectional view of the expanded titanium mesh sheet 11 and a partially enlarged view thereof.
  • an anodic oxidation treatment for forming the titanium oxide film 3 on the surface of the expanded titanium mesh sheet 11 is performed.
  • the anodizing treatment is performed in a phosphoric acid bath (for example, 3% phosphoric acid aqueous solution) by applying a predetermined voltage between the expanded titanium mesh sheet 11 serving as the anode and the cathode, and as a result, FIG.
  • a phosphoric acid bath for example, 3% phosphoric acid aqueous solution
  • the oxide film is formed not only on the front and back surfaces of the expanded titanium mesh sheet 11 but also on the entire surface exposed to the phosphoric acid bath such as the inner wall surface of the through hole 2.
  • the expanded titanium mesh sheet 11 on which the oxide film is formed is heat-treated.
  • the heating is performed in the air at 450 to 550 ° C. for 2 to 3 hours.
  • the heat treatment the anodized film is more difficult to peel off.
  • the surface is magnified, cracks 8 due to anodizing treatment and / or heat treatment appear.
  • the film has a thickness of 70 to 150 nm.
  • a baking process for supporting the anatase-type titanium oxide particles 4 is performed.
  • the expanded titanium mesh sheet 11 having the titanium oxide film 3 formed on the surface thereof is dipped in a slurry in which the anatase-type titanium oxide particles 4 are dispersed and then baked at 400 to 550 ° C., it is shown in FIG.
  • the photocatalyst layer 5 is formed on the front and back both surfaces of the expanded titanium mesh sheet 11 and the inner wall surface of the through hole 2.
  • the bonding property thereof becomes extremely strong, and as a result, the photocatalyst layer 5 is hardly peeled off.
  • the photocatalyst layer 5 can be formed by spraying a slurry in which the anatase-type titanium oxide particles 4 are dispersed and then baking the slurry.
  • the photocatalyst-supporting mesh sheet S1 of the present embodiment is obtained.
  • the opening ratio of the photocatalyst-supporting network sheet S1 of the present embodiment obtained as described above is preferably 5 to 95%, more preferably 10 to 80%.
  • the fluidity of air in the obtained photocatalyst-supporting network sheet is improved, the chance of contact with the photocatalyst is increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst is further improved.
  • the anatase-type titanium oxide serving as the photocatalyst can be firmly supported to prevent peeling. it can.
  • the surface area is increased and the processing efficiency is remarkably improved. Therefore, the opportunity to contact the photocatalyst can be increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be significantly improved.
  • a mesh-like titanium sheet it is possible to obtain the purification efficiency by the photocatalyst with a natural air flow without providing a fan or the like to create an air flow.
  • the titanium oxide film 3 made of an anodized film has micron-order fine cracks 8, so that not only the photocatalyst layer 5 is firmly bonded thereon, but also the surface area is increased and the processing efficiency is remarkably increased. improves. Further, when UV light is irradiated, irregular reflection / light scattering occurs at the surface of the photocatalyst layer 5 and the interface with the titanium oxide film 3, and the UV light can be used efficiently.
  • the expanded titanium mesh sheet 11 it is possible to reduce the manufacturing cost, particularly the etching cost, as compared with the conventional one in which titanium is etched (for example, Patent Document 1). In addition, since it has excellent heat resistance and chemical resistance, it can withstand use even under severe use conditions.
  • the photocatalyst carrying reticulated sheet S1 is formed in a sheet shape, it can be irradiated on both sides depending on the arrangement of the light source, and can be multilayered, in which case the photocatalytic effect can be further improved. I can expect.
  • FIG. 3 shows a schematic view of another embodiment of the photocatalyst-supporting network sheet according to the present invention. Description of matters common to the above embodiment may be omitted.
  • FIG. 3 shows a part of the photocatalyst-supporting mesh sheet of the present embodiment, and an enlarged schematic view and a cross-sectional schematic view thereof.
  • a titanium oxide film 3 is formed on the surface of a titanium wire mesh sheet 12, and anatase-type titanium oxide particles 4 are supported on the titanium oxide film 3 to form a photocatalyst layer 5. Yes.
  • the titanium wire mesh sheet 12 is a net-like titanium sheet having a periodic pattern, like the expanded titanium mesh sheet 11, the surface area is increased and the processing efficiency is remarkably improved. Therefore, the opportunity to contact the photocatalyst can be increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst can be significantly improved.
  • the titanium wire mesh sheet 12 it is possible to reduce the manufacturing cost, particularly the etching cost, as compared with the conventional one in which titanium is etched (for example, Patent Document 1). In addition, since it has excellent heat resistance and chemical resistance, it can withstand use even under severe use conditions.
  • the titanium wire mesh sheet 12 is obtained by weaving titanium wire.
  • the titanium wire mesh sheet 12 shown in FIG. 3 shows an example in the case of a plain weave, but is not limited to this.
  • the opening ratio of the titanium wire mesh sheet 12 is preferably 5 to 95%, more preferably 10 to 80%.
  • the fluidity of air in the obtained photocatalyst-supporting network sheet is improved, the chance of contact with the photocatalyst is increased, and the purification treatment efficiency by the photocatalyst is further improved.
  • seat increases, desired intensity
  • size of the opening part of the titanium wire mesh sheet 12 becomes substantially the same as the magnitude
  • the diameter of the titanium wire is preferably 50 to 5000 ⁇ m.
  • the thickness of the titanium wire mesh sheet 12 is preferably 0.05 to 3 mm.
  • the titanium wire mesh sheet 12 is a net-like titanium sheet having a periodic pattern. However, it is not always necessary that all the portions have a periodic pattern, and 50% or more preferably has a periodic pattern. % Or more is more preferably a periodic pattern.
  • the titanium oxide film is formed on the surfaces of the expanded titanium mesh sheet 11 and the titanium mesh sheet 12.
  • the surface is oxidized by supplying air and performing heat treatment without performing anodization, and the expanded titanium mesh sheet 11 and titanium.
  • An oxide film can also be formed on the surface of the mesh sheet 12. Description of matters common to the first and second embodiments is omitted.
  • heating is performed in the air at 400 to 750 ° C. for 30 minutes to 3 hours.
  • a dense oxide film and cracks 8 appear due to the heat oxidation treatment.
  • the thickness of the oxide film formed varies depending on the temperature and time, and the film thickness is about 20 to 40 nm at 500 ° C., about 100 nm at 600 ° C., and about 130 nm at 700 ° C. It is known that the corrosion resistance improves as the film thickness increases. In this embodiment, the film has a thickness of 20 to 150 nm.
  • the oxide film formed by this heat treatment has higher adhesion than the film formed by anodic oxidation shown in Embodiments 1 and 2, and can support more photocatalyst.
  • Example 1 The titanium sheet was pressed using a roll press machine manufactured by Sank Metal, and a plurality of scratches penetrating the titanium sheet were formed at intervals of 0.1 mm. The titanium sheet was pulled to obtain an expanded titanium mesh sheet having a periodic pattern (thickness: 0.2 mm). At this time, the aperture ratio of the obtained expanded titanium mesh sheet was 48%. The opening of the expanded titanium mesh sheet had a length in the short direction of 0.3 mm and a length in the long direction of 0.7 mm.
  • an anodizing treatment for forming a titanium oxide film was performed as follows.
  • the anodizing treatment is performed in a phosphoric acid bath (3% phosphoric acid aqueous solution) by applying a predetermined voltage between the expanded titanium mesh sheet serving as the anode and the cathode, and the surface of the expanded titanium mesh sheet is oxidized to form the anode.
  • An oxide film was formed.
  • the expanded titanium mesh sheet on which the oxide film was formed was subjected to heat treatment. Heating was performed at 450 ° C. for 2 hours in the air. By performing the heat treatment, a titanium oxide film in which the anodized film was heated was formed. In this example, a film having a thickness of 70 to 150 nm was formed.
  • An expanded titanium mesh sheet having a titanium oxide film formed on the surface is dipped in a slurry in which anatase-type titanium oxide particles are dispersed, and then baked at 400 to 450 ° C. to support the anatase-type titanium oxide particles, and a photocatalyst layer Formed. Then, the process which sends a jet wind was performed and the titanium oxide particle which adhered to the surface and peeled easily was removed. This obtained the photocatalyst carrying
  • the aperture ratio of the photocatalyst-supporting network sheet obtained in this example was 47%.
  • an air purifier as shown in FIG. 4 is placed in a sealed space having a volume of 1 m 3 , and a wind speed of 5.5 m / s is blown against the air purifier, while a predetermined amount in the sealed space is set. The concentration change of the concentration of acetaldehyde was measured over time.
  • a photocatalytic unit U1 in which an A5 size photocatalyst carrying net sheet S1 is doubly wound is placed, an ultraviolet light source 9 having a wavelength of 254 nm is placed at the center, and an air flow flowing in the processing chamber 10 Arranged to be exposed to.
  • FIG. 5 the result of the photocatalyst carrying
  • (B) is a graph at the time of measuring about the photocatalyst sheet of patent document 1 like the above in the figure.
  • (B) shows a titanium foil having an aperiodic sponge structure that is etched by an aperiodic pattern, and anatase-type titanium oxide particles supported on the surface.
  • the concentration (ppm) of acetaldehyde gas decreases with time, and good deodorization performance is obtained.
  • the photocatalyst-supported network sheet obtained in this example has a processing efficiency of about 25% higher than the result of (B) in the figure. And better results were obtained.
  • Example 3 Next, the same heat treatment as that of the expanded titanium mesh sheet used in Example 1 was performed to form a titanium oxide film as follows. The heat oxidation treatment was performed in the atmosphere at 450 to 600 ° C. for 2 hours. A titanium oxide film was formed by heat oxidation treatment. In this example, a film having a thickness of 20 to 100 nm was formed.
  • Anatase-type titanium oxide particles were supported in the same manner as in Example 1 to obtain a photocatalyst-supporting network sheet.
  • the photocatalyst of the obtained photocatalyst-supported network sheet formed a film having higher adhesion than that of Example 1.
  • the aperture ratio of the photocatalyst-supporting network sheet obtained in this example was 47%.
  • the present invention can be applied to the use of an air purifier that purifies air in medical facilities, factories, houses, offices, a water purifier that purifies water, and a mosquito trap equipped with an air purifying function.

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Abstract

光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させ剥がれを防止し、さらに、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させると共に、製造コストを抑えた光触媒担持網状シートを提供する。周期的パターンを有する網状チタンシート（１１）の表面に酸化チタン皮膜（３）が形成され、該酸化チタン皮膜（３）にアナターゼ型酸化チタン粒子（４）が担持されていることを特徴とする光触媒担持網状シート（Ｓ１）を開示する。

Description

光触媒担持網状シート、空気清浄機、及び光触媒担持網状シートの製造方法
　本発明は、光触媒担持網状シート、空気清浄機、及び光触媒担持網状シートの製造方法に関する。
　アナターゼ型の酸化チタンは光触媒として知られており、紫外線照射により正孔が生成しヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などの活性種が生じる。これによって有機物が分解されるため、脱臭効果や殺菌効果が得られ、空気清浄機などに応用されている。
　アナターゼ型の酸化チタンを光触媒として用いたものとして、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、片面又は両面から非周期的パターンによるエッチング処理を施して表裏を貫通する多数の微細流路が形成された非周期性海綿構造を有するチタン箔の表面に、陽極酸化皮膜による酸化チタンベースが形成され、当該酸化チタンベースにアナターゼ型酸化チタン粒子が焼き付けられた光触媒シートが開示されている。
　これによれば、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させると共に剥がれを防止し、さらに、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができるとしている。
　しかしながら、特許文献１ではチタン箔に対してエッチング処理を施していることから、製造コストが高くなることが懸念され、コストを抑える等のさらなる向上が求められている。
　一方、他の金属を用いた例として特許文献２が知られている。特許文献２では、金属表面に複数の開口部を有し、この開口部の開口率が金属表面に対して３０％以上９０％以下となるように形成されており、かつ金属表面における開口部以外の残存部に粗し加工が施された金属製フィルタ基体と、金属製フィルタ基体上に形成された光触媒層とを具備する光触媒担持金属フィルタが開示されている。
　しかしながら、アナターゼ型酸化チタンとチタン以外の金属基体を用いると、アナターゼ型酸化チタンの活性度が落ちてしまい、光触媒による浄化処理効率が落ちてしまうという問題があった。
特許第５４７４６１２号公報 特開２００５－２５４１６７号公報
　そこで、本発明は、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させ剥がれを防止し、さらに、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させると共に、製造コストを抑えた光触媒担持網状シートを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の光触媒担持網状シートは、周期的パターンを有する網状チタンシートの表面に酸化チタン皮膜が形成され、該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子が担持されていることを特徴とする。
　本発明によれば、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させ、さらに、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させると共に、製造コストを抑えた光触媒担持網状シートを提供することができる。
本発明に係る光触媒担持網状シートの一例を示す概略図である。 図１の光触媒担持網状シートにおける製造方法の一例を示す概略図である。 本発明に係る光触媒担持網状シートの他の例を示す概略図である。 本発明に係る光触媒担持網状シートを用いた空気清浄機の一例を示す概略図である。 実施例１の評価結果を示すグラフである。
　以下、本発明に係る光触媒担持網状シート、空気清浄機及び光触媒担持網状シートの製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
　本発明の光触媒担持網状シートは、周期的パターンを有する網状チタンシートの表面に酸化チタン皮膜が形成され、該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子が担持されていることを特徴とする。
　また、本発明の光触媒担持網状シートの製造方法は、チタンからなる金属基板に複数の傷を形成し、前記金属基板を引っ張り周期的パターンを有する網状のエキスパンドチタンメッシュシートとし、該エキスパンドチタンメッシュシートに陽極酸化処理及び／または加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることを特徴とする。
　また、本発明の光触媒担持網状シートの製造方法は、チタンのワイヤーを編み込み周期的パターンを有する網状のチタンワイヤーメッシュシートとし、該チタンワイヤーメッシュシートに陽極酸化処理及び／または加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることを特徴とする。
（第一の実施形態）
　図１に本発明に係る光触媒担持網状シートの一実施形態における概略図を示す。図１では本実施形態の光触媒担持網状シートの一部が示されており、その拡大模式図及び断面模式図が示されている。
　本実施形態の光触媒担持網状シートＳ１は、エキスパンドチタンメッシュシート１１の表面に酸化チタン皮膜３が形成され、該酸化チタン皮膜３にアナターゼ型酸化チタン粒子４が担持されて光触媒層５が形成されている。
　エキスパンドチタンメッシュシート１１は周期的パターンを有する網状チタンシートであり、チタンシートをエキスパンド加工することにより得られる。本実施形態において、エキスパンド加工の方法は、適宜変更することが可能であるが、チタンシートに複数の傷を付け、チタンシートの両端を引き延ばして周期的パターンを有する網状チタンシートを作製する。
　前記複数の傷は、チタンシートを貫通させてもよく、貫通させなくてもよい。
　傷を形成する方法としては、適宜変更することが可能であるが、例えばレーザー照射により形成する方法、プレス加工により形成する方法、超音波カッターを用いる方法等が挙げられる。中でもプレス加工又はレーザー照射により形成することが好ましい。
　前記複数の傷は、例えば０．０５～３ｍｍ間隔で形成することが好ましい。複数の傷を形成させたチタンシートを引っ張ることで図１に示されるような貫通孔２が複数周期的に形成される。
　前記複数の傷を形成する方法は、適宜変更することが可能であるが、チタンシートの斜めから傷を付け、貫通させて穴を形成することが好ましい。この場合、引っ張ってエキスパンドメタルにしたときに、穴が横になるように形成され、空気抵抗が大きくなる。これにより、空気浄化のための接触面積が大きくなり、浄化効率がより向上する。
　エキスパンドチタンメッシュシート１１の厚みとしては、例えば０．０５～２ｍｍが好ましい。
　エキスパンドチタンメッシュシート１１の開口部は、短目方向の長さが０．０５～５ｍｍであることが好ましく、０．０５～１．５ｍｍであることがより好ましい。また、長目方向の長さが０．１～１０ｍｍであることが好ましく、０．１～３ｍｍであることがより好ましい。また、エキスパンドチタンメッシュシート１１の開口率は、５～９５％であることが好ましく、１０～８０％がより好ましい。
　この場合、得られた光触媒担持網状シートにおける空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増え、光触媒による浄化処理効率がより向上する。また、エキスパンドチタンメッシュシートの密度が上がり、所望の強度が保たれ、空気清浄機等の部材に用いられる場合でも所望の形状を保ちやすくなる。
　なお、エキスパンドチタンメッシュシート１１の開口部の大きさは、得られた光触媒担持シートの開口部の大きさとほぼ同じとなる。
　エキスパンドチタンメッシュシート１１は周期的パターンを有する網状チタンシートであるが、必ずしも全ての箇所が周期的パターンとなっている必要はなく、５０％以上が周期的パターンとなっていることが好ましく、８０％以上が周期的パターンとなっていることがより好ましい。
　図２に本実施形態における光触媒担持シートの製造方法の一例を説明するための図を示す。図２は製造過程の一部であり、エキスパンドチタンメッシュシート１１の製造過程は省略している。
　図２（ａ）ではエキスパンドチタンメッシュシート１１の断面図、及びその部分拡大図が示されている。まず、エキスパンドチタンメッシュシート１１の表面に酸化チタン皮膜３を形成する陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理は、リン酸浴（例えばリン酸３％水溶液）中で、陽極となるエキスパンドチタンメッシュシート１１と陰極との間に所定電圧を印加して行われ、その結果、図２（ｂ）に示すように、エキスパンドチタンメッシュシート１１の表面が酸化されて陽極酸化皮膜（酸化チタン皮膜３）が形成される。
　このとき、酸化皮膜は、エキスパンドチタンメッシュシート１１の表裏両面だけでなく、貫通孔２の内壁面などリン酸浴に曝されている全表面に形成される。
　その後、酸化皮膜が形成されたエキスパンドチタンメッシュシート１１を加熱処理する。加熱は例えば大気中で４５０～５５０℃、２～３時間加熱する。加熱処理を施すことで、陽極酸化皮膜がより剥がれにくくなる。その表面を拡大観察すると、陽極酸化処理及び／または加熱処理によるひび割れ８が出現する。
　なお、陽極酸化処理した場合、その酸化皮膜の厚さに応じて光の干渉により異なる色が発色し、厚さ７０ｎｍ程度で紫色、１５０ｎｍ程度で緑色、２００ｎｍ程度でピンク色を呈することが知られている。本実施形態では、厚さ７０～１５０ｎｍの皮膜としている。
　陽極酸化処理及び／または加熱処理を行う前にエキスパンドチタンメッシュシート１１に粗し加工を行ってもよい。この場合、酸化皮膜をより剥がれにくくすることができる。粗し加工としては、適宜変更することが可能であり、例えばラッピング加工などが挙げられる。
　次に、アナターゼ型酸化チタン粒子４を担持させる焼き付け処理を行う。
　表面に酸化チタン皮膜３が形成されたエキスパンドチタンメッシュシート１１を、アナターゼ型酸化チタン粒子４を分散したスラリー中にディッピングした後、これを４００～５５０℃で焼き付けると、図２（ｃ）に示すように、エキスパンドチタンメッシュシート１１の表裏両面及び貫通孔２の内壁面に光触媒層５が形成される。
　酸化チタン皮膜３と光触媒層５は、酸化チタン同士が結合することになるので、その結合性が極めて強くなり、その結果、光触媒層５が剥がれ難くなる。
　なお、アナターゼ型酸化チタン粒子４を担持させる方法としては、上記ディッピングの他にも、例えばスプレーコーティング等を行ってもよい。スプレーコーティングでは、アナターゼ型酸化チタン粒子４を分散したスラリーをスプレー塗布した後、焼き付けることで光触媒層５を形成することができる。
　アナターゼ型酸化チタン粒子４を担持させた後、必要に応じてジェット風を送る工程を行うことが好ましい。この工程により、表面に付着した剥がれやすい酸化チタン粒子を取り除くことができる。このようにして本実施形態の光触媒担持網状シートＳ１が得られる。
　上記のようにして得られた本実施形態の光触媒担持網状シートＳ１の開口率は、５～９５％であることが好ましく、１０～８０％がより好ましい。この場合、得られた光触媒担持網状シートにおける空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増え、光触媒による浄化処理効率がより向上する。
　上述のように、本実施形態によれば、酸化チタン皮膜３と光触媒層５は酸化チタン同士が結合することになるので、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させ剥がれを防止することができる。
　また、周期的パターンを有する網状チタンシート（エキスパンドチタンメッシュシート１１）を用いることで表面積が増え、処理効率が格段に向上する。そのため、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。また、網状チタンシートを用いることにより、ファンなどを設けて空気流を作らなくても自然な空気流で光触媒による浄化処理効率を得ることができる。
　さらに、陽極酸化皮膜からなる酸化チタン皮膜３はミクロンオーダーの微細なひび割れ８を生じていることにより、その上に光触媒層５が強固に結合するだけでなく、表面積が増え、処理効率が格段に向上する。また、ＵＶ光を照射したときに光触媒層５の表面及び酸化チタン皮膜３との界面で乱反射／光散乱が起き、ＵＶ光を効率よく利用できる。
　また、エキスパンドチタンメッシュシート１１を用いることで、チタンをエッチングしている従来のもの（例えば特許文献１）に比べ、製造コスト、特にエッチングのコストを抑えることができる。また、耐熱性、耐薬品性にも優れるため、過酷な使用条件の下でも使用に耐え得る。
　さらに、光触媒担持網状シートＳ１は、シート状に形成されているので、光源の配置によっては両面照射することもでき、多層化することも可能であり、その場合、光触媒効果もより向上することが期待できる。
（第２の実施形態）
　図３に本発明に係る光触媒担持網状シートの他の実施形態における概略図を示す。上記の実施形態と共通する事項については説明を省略することがある。図３では本実施形態の光触媒担持網状シートの一部が示されており、その拡大模式図及び断面模式図が示されている。
　本実施形態の光触媒担持網状シートＳ２は、チタンワイヤーメッシュシート１２の表面に酸化チタン皮膜３が形成され、該酸化チタン皮膜３にアナターゼ型酸化チタン粒子４が担持されて光触媒層５を形成している。
　チタンワイヤーメッシュシート１２は、エキスパンドチタンメッシュシート１１と同様に、周期的パターンを有する網状チタンシートであることから、表面積が増え、処理効率が格段に向上する。そのため、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができる。
　また、チタンワイヤーメッシュシート１２を用いることで、チタンをエッチングしている従来のもの（例えば特許文献１）に比べ、製造コスト、特にエッチングのコストを抑えることができる。また、耐熱性、耐薬品性にも優れるため、過酷な使用条件の下でも使用に耐え得る。
　チタンワイヤーメッシュシート１２はチタンのワイヤーを編み込むことにより得られる。図３に示されるチタンワイヤーメッシュシート１２は、平織である場合の例を示しているが、これに限られるものではなく、その他にも例えば綾織、畳織、平畳織、綾畳織などの織り方であってもよい。
　チタンワイヤーメッシュシート１２の開口率は、５～９５％であることが好ましく、１０～８０％がより好ましい。この場合、得られた光触媒担持網状シートにおける空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増え、光触媒による浄化処理効率がより向上する。また、チタンワイヤーメッシュシートの密度が上がり、所望の強度が保たれ、空気清浄機等の部材に用いられる場合でも所望の形状を保ちやすくなる。
　なお、チタンワイヤーメッシュシート１２の開口部の大きさは、得られた光触媒担持シートの開口部の大きさとほぼ同じとなる。
　チタンワイヤーの径は、直径５０～５０００μｍが好ましい。
　また、チタンワイヤーメッシュシート１２の厚みとしては、０．０５～３ｍｍが好ましい。
　チタンワイヤーメッシュシート１２は周期的パターンを有する網状チタンシートであるが、必ずしも全ての箇所が周期的パターンとなっている必要はなく、５０％以上が周期的パターンとなっていることが好ましく、８０％以上が周期的パターンとなっていることがより好ましい。
（第３の実施形態）
　またエキスパンドチタンメッシュシート１１及びチタンメッシュシート１２の表面への酸化チタン皮膜形成であるが、陽極酸化を行わず空気を供給し加熱処理を行うことで表面を酸化し、エキスパンドチタンメッシュシート１１及びチタンメッシュシート１２の表面に酸化皮膜を形成させることもできる。実施形態１及び２に共通する事項については説明を省略する。
　まず、エキスパンドチタンメッシュシート１１及びチタンメッシュシート１２の表面に酸化チタン皮膜を形成させるために、大気中にて加熱酸化を行う。
　加熱は例えば大気中で４００～７５０℃、３０分～３時間加熱する。加熱酸化処理を施すことで、その表面を拡大観察すると、加熱酸化処理による緻密な酸化皮膜とひび割れ８が出現する。
　エキスパンドチタンメッシュシート１１及びチタンメッシュシート１２は空気を流動させながら酸化を行うことで、酸化皮膜はこれらの表裏両面だけでなく、貫通孔２の内壁面など全表面に形成させることができる。
　なお、大気酸化処理した場合、その温度及び時間に応じて形成される酸化皮膜厚さが異なり、５００℃で２０～４０ｎｍ程度、６００℃で１００ｎｍ程度、７００℃で１３０ｎｍ程度の膜厚になることが知られており、膜厚が厚いほど耐食性が向上することが知られている。
　本実施形態では、厚さ２０～１５０ｎｍの皮膜としている。
　この加熱処理により形成した酸化皮膜は実施形態1及び２で示した陽極酸化で形成した皮膜と比較して高い密着性があり、より多くの光触媒を担持させることが可能である。
（第４の実施形態）
　次に、本発明の光触媒担持網状シートを備えた空気清浄機の一例について説明する。図４に示されるように、上記実施形態の光触媒担持網状シートＳ１、Ｓ２を円筒状に巻いて、その中心に紫外線光源９を配した光触媒ユニットＵ１とし、これを、空気清浄機の処理チャンバ１０内を流れる空気流に曝すように配して使用することができる。
　本発明の光触媒担持網状シートはフレキシブルであり、円筒状、球状、蛇腹状、ろうと状など、様々な形状にして使用することができ、空気清浄機の仕様に応じて任意の形状に折り曲げたり巻回したりすることができる。
　以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　チタンシートをサンクメタル社製のロールプレス機を用いてプレス加工し、０．１ｍｍ間隔で、前記チタンシートを貫通する複数の傷を形成した。このチタンシートを引っ張ることで周期的パターンを有するエキスパンドチタンメッシュシートを得た（厚み：０．２ｍｍ）。このとき、得られたエキスパンドチタンメッシュシートの開口率は４８％であった。また、エキスパンドチタンメッシュシートの開口部は、短目方向の長さが０．３ｍｍであり、長目方向の長さが０．７ｍｍであった。
　次に、以下のようにして酸化チタン皮膜を形成する陽極酸化処理を行った。陽極酸化処理は、リン酸浴（リン酸３％水溶液）中で、陽極となるエキスパンドチタンメッシュシートと陰極との間に所定電圧を印加して行い、エキスパンドチタンメッシュシートの表面が酸化されて陽極酸化皮膜が形成された。
　次に、酸化皮膜が形成されたエキスパンドチタンメッシュシートに加熱処理を行った。加熱は大気中で４５０℃、２時間加熱した。加熱処理を施すことで、陽極酸化皮膜が加熱された酸化チタン皮膜が形成された。本実施例では、厚さ７０～１５０ｎｍの皮膜を形成した。
　表面に酸化チタン皮膜が形成されたエキスパンドチタンメッシュシートを、アナターゼ型酸化チタン粒子を分散したスラリー中にディッピングした後、これを４００～４５０℃で焼き付け、アナターゼ型酸化チタン粒子を担持させ、光触媒層を形成した。この後、ジェット風を送る工程を行い、表面に付着した剥がれやすい酸化チタン粒子を取り除いた。これにより、本実施例の光触媒担持網状シートを得た。本実施例で得られた光触媒担持網状シートの開口率は４７％であった。
　次に、本実施例で得られた光触媒担持網状シートについて以下の評価を行った。評価としては、容積１ｍ３の密閉空間内に、図４に示されるような空気清浄機を置き、この空気清浄機に対し風速５.５ｍ／ｓの風を吹き付けながら、その密閉空間内における所定濃度のアセトアルデヒドの濃度変化を経時的に測定した。また、空気清浄機としては、Ａ５サイズの光触媒担持網状シートＳ１を二重に巻きつけた光触媒ユニットＵ１を置き、中心に波長２５４ｎｍの紫外線光源９を配して、処理チャンバ１０内を流れる空気流に曝すように配した。
　結果を図５に示す。図５では本実施例で得られた光触媒担持網状シートの結果を図中（Ａ）で示している。図中（Ｂ）は特許文献１の光触媒シートについて上記と同様の測定をした場合のグラフである。なお、図中（Ｂ）はチタン箔に非周期的パターンによるエッチング処理を施して非周期性海綿構造をもたせ、その表面にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させたものである。
　図に示されるように、本実施例で得られた光触媒担持網状シートによれば、時間経過と共にアセトアルデヒドガスの濃度（ｐｐｍ）が低下し、良好な脱臭性能が得られていることがわかる。図中（Ｂ）で示される例でも良好な結果が得られているが、本実施例で得られた光触媒担持網状シートは図中（Ｂ）の結果よりも約２５％処理効率が上昇しており、より良好な結果が得られた。
（実施例２）
　次に、実施例１において、エキスパンドチタンメッシュシートをチタンワイヤーメッシュシートとした以外は実施例１と同様にして光触媒担持網状シートを作製した。本実施例のチタンワイヤーメッシュシートは直径１００μｍのチタンワイヤーを平織したものであり、開口率５２％であった。また、本実施例で得られた光触媒担持網状シートの開口率は５２％であった。得られた光触媒担持網状シートについて実施例１と同様の評価を行ったところ、良好な結果が得られた。
（実施例３）
　次に、実施例１において使用したエキスパンドチタンメッシュシートと同様のものに、以下のようにして酸化チタン皮膜を形成する加熱酸化処理を行った。加熱酸化処理は大気中４５０～６００℃、２時間加熱をした。加熱酸化処理を施すことで酸化チタン皮膜が形成された。本実施例では、厚さ２０～１００ｎｍの皮膜を形成した。
　アナターゼ型酸化チタン粒子の担持は実施例１と同様にして光触媒担持網状シートを得た。得られた光触媒担持網状シートの光触媒は、実施例１のそれと比較してさらに密着性が高い皮膜を形成した。
本実施例で得られた光触媒担持網状シートの開口率は４７％であった。
　得られた光触媒担持網状シートについて実施例１と同様の評価を行ったところ、実施例１と同等の良好な結果が得られた。
　本発明は、医療施設、工場、住宅、オフィスの空気を浄化する空気清浄機や、水を浄化する浄水器、空気清浄機能搭載蚊取り器の用途に適用し得る。
Ｓ１、Ｓ２　光触媒担持網状シート
Ｕ１　　　　光触媒ユニット
２　　　　　貫通孔
３　　　　　酸化チタン皮膜
４　　　　　アナターゼ型酸化チタン粒子
５　　　　　光触媒層
８　　　　　ひび割れ
９　　　　　紫外線光源
１０　　　　処理チャンバ
１１　　　　エキスパンドチタンメッシュシート
１２　　　　チタンワイヤーメッシュシート

Claims (9)

  1. 　周期的パターンを有する網状チタンシートの表面に酸化チタン皮膜が形成され、該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子が担持されていることを特徴とする光触媒担持網状シート。
  2. 　開口率が１０～８０％であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒担持網状シート。
  3. 　請求項１又は２に記載の光触媒担持網状シートを備えることを特徴とする空気清浄機。
  4. 　チタンからなる金属基板に複数の傷を周期的に形成し、前記金属基板を引っ張り周期的パターンを有する網状のエキスパンドチタンメッシュシートとし、
    　該エキスパンドチタンメッシュシートに陽極酸化処理及び／または加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、
    　該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることを特徴とする光触媒担持網状シートの製造方法。
  5. 　前記エキスパンドチタンメッシュシートに粗し加工を行った後、前記陽極酸化処理及び／または加熱処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の光触媒担持網状シートの製造方法。
  6. 　前記エキスパンドチタンメッシュシートの開口部は、短目方向の長さが０．０５～５ｍｍであり、長目方向の長さが０．１～１０ｍｍであることを特徴とする請求項４又は５に記載の光触媒担持網状シートの製造方法。
  7. 　前記複数の傷は、プレス加工又はレーザー照射により形成することを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の光触媒担持網状シートの製造方法。
  8. 　チタンのワイヤーを編み込んで周期的パターンを有する網状のチタンワイヤーメッシュシートとし、
    　該チタンワイヤーメッシュシートに陽極酸化処理及び／または加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、
    　該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることを特徴とする光触媒担持網状シートの製造方法。
  9. 　前記チタンワイヤーメッシュシートは、平織、綾織、畳織、平畳織及び綾畳織から選ばれることを特徴とする請求項８に記載の光触媒担持網状シートの製造方法。
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