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酸化物担持体製造方法、酸化物担持体製造用装置、および光触媒フィルター製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008977
掲載日 2013年4月4日
出願番号 特願2012-130419
公開番号 特開2013-252501
登録番号 特許第5958809号
出願日 平成24年6月8日(2012.6.8)
公開日 平成25年12月19日(2013.12.19)
登録日 平成28年7月1日(2016.7.1)
発明者
  • 長谷川 章
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 酸化物担持体製造方法、酸化物担持体製造用装置、および光触媒フィルター製造方法 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】大量の光触媒を用いることなく、高い光触媒活性と低い圧力損失を両立でき、また光触媒装置の小型化に支障の生じることのない、光触媒フィルター、およびこれを得ることのできる酸化物担持体製造方法、酸化物担持体製造用装置、酸化物担持体を提供する。
【解決手段】シリカ繊維フィルター4にあらかじめ1,3-ブタンジオール1を塗布し、加熱した反応器に設置する。シリカ繊維フィルター4に窒素ガスをキャリアーガスとして加熱気化したオルトチタン酸テトラエチル2を供給する。シリカ繊維表面では、1,3-ブタンジオール1とオルトチタン酸テトラエチル2が反応し、酸化チタン前駆体9が形成される。これを、乾燥後焼成すると光触媒フィルター10が得られる。
【選択図】図P1
従来技術、競合技術の概要


酸化チタンは化学的に安定で毒性が少なく、さらに、光吸収によって生じる酸化力が防汚、脱臭、空気浄化、水質浄化、抗菌などに対して有効であることが報告されて以来、幅広い分野で応用が拡大している。



酸化チタンを光触媒として利用するためには通常、基材に対して何らかの方法で固定化する必要がある。粉末状の酸化チタンの固定化方法としては、シリカなどバインダーを利用する方法が知られている。しかしこの方法では、光触媒機能性を待たないバインダーが光触媒周辺に多量に存在することとなるため、光触媒機能性を大幅に低下させてしまう。これに対して、ゾル-ゲル法など溶液を塗布する方法では、バインダーを利用することなく基材表面に光触媒を固定化することが可能である。



一般的に光触媒を面として利用する場合、上述したような固定化法は非常に有効である。しかし、セラミックスフォームやガラス繊維製のフィルター表面に液相法によって酸化チタン光触媒を固定化する場合、光触媒活性を向上させるためには大量の酸化チタン塗布が必要となる。しかし、かかる大量の酸化チタン塗布による光触媒フィルターでは、フィルターに被処理ガスを通過させる場合、大きな圧力損失を発生させてしまう。そこで従来は、非常に目の粗いセラミックスフォームを使用するなどの手段により、圧力損失を低くしている。



なお、光触媒フィルターについては従来、多くの技術的提案がなされている。たとえば後掲特許文献1には、光触媒との接触効率が高く、紫外線透過性に優れ、圧力損失の小さい高性能光触媒フィルタを提供するために、表面積を高いレベルに維持可能であるとともに80~90%もの著しく大きな空隙率を確保可能なセラミック多孔体を用い、これに光触媒を担持してなる光触媒フィルタが開示されている。



また、特許文献2には、エアフィルターとして必要不可欠な圧力損失に耐えうる強度を備え、かつ有害ガスをすばやく多量に吸着、分解除去できる光触媒担持ガラス繊維布を提供するために、100~400m/gの比表面積を有する多孔質ガラス繊維布の表面に光触媒を担持してなる光触媒担持ガラス繊維布が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は酸化物担持体製造方法、酸化物担持体製造用装置、および光触媒フィルター製造方法に係り、特に、高い光触媒活性と低い圧力損失を兼ね備えた光触媒フィルターを得ることのできる酸化物担持体製造方法、酸化物担持体製造用装置、および光触媒フィルター製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ジオールと金属アルコキシドを反応させてなる酸化物前駆体を担体の表面上に形成させる前駆体形成過程と、該酸化物前駆体を熱処理して該担体表面上に酸化物を生成させる熱処理過程とからなり、該前駆体形成過程は、該担体に予め含浸させた該ジオールに対して、気化させた該金属アルコキシドを接触させる過程であることを特徴とする、酸化物担持体製造方法。

【請求項2】
前記担体はフィルター、アルミナ繊維、アルミナクロスまたはセラミックスペーパーのいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項3】
前記酸化物担持体における前記酸化物の量は0.2重量%以上4.2重量%以下、または、4.5×10-4g/cm以上9.5×10-3g/cm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項4】
前記酸化物担持体における前記酸化物の量は1.0重量%以上3.2重量%以下、または、2.3×10-3g/cm以上7.0×10-3g/cm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項5】
前記酸化物は前記担体表面上の析出物として生成されることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項6】
前記金属アルコキシドに係る金属種はチタン、アルミニウム、ジルコニウム、スズ、亜鉛、マグネシウム、ケイ素または鉄のいずれかであることを特徴とする、請求項1ないしのいずれかに記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項7】
前記金属アルコキシドはチタンアルコキシドであり、前記酸化物は酸化チタンであることを特徴とする、請求項1ないしのいずれかに記載の酸化物担持体製造方法。

【請求項8】
請求項に記載の酸化物担持体製造方法により製造することを特徴とする、光触媒フィルター製造方法

【請求項9】
前記担体はシリカ繊維フィルターまたはガラス繊維を用いた物であることを特徴とすることを特徴とする、請求項に記載の光触媒フィルター製造方法

【請求項10】
担体であるフィルターの繊維表面に析出物状に酸化チタン粒子が存在し、真空ポンプを用い通気速度5cm/sにて吸引し測定した際の該フィルターの圧力損失増大が20Pa以下である光触媒フィルターを得ることを特徴とする、請求項8または9に記載の光触媒フィルター製造方法

【請求項11】
請求項ないし10のいずれかに記載の方法により光触媒フィルターを得、これを用いて下記〔P〕に示すいずれかの製品を製造することを特徴とする、製品製造方法。
〔P〕脱臭用製品、空気浄化用製品、水質浄化用製品、抗菌用製品、防汚用製品

【請求項12】
金属アルコキシドを気化する気化室と、気化金属アルコキシドを該気化室から後記反応容器に送る送気管と、担体に含浸させたジオールと該気化金属アルコキシドを反応させて酸化物前駆体である金属ジオレートを該単体表面上に生成させる反応容器と、該反応容器を恒温状態に維持する恒温槽とを備えてなる、酸化物担持体製造用装置。

【請求項13】
請求項12に記載の酸化物担持体製造用装置を用いて酸化物担持体を製造する、酸化物担持体製造方法。

【請求項14】
請求項12に記載の酸化物担持体製造用装置を用いて光触媒フィルターを製造する、光触媒フィルター製造方法。

【請求項15】
ジオールを存在させた物体の表面に気化させた金属アルコキシドを接触させて該物体表面に金属ジオレートを形成し、該金属ジオレートを熱処理することによって該物体表面に酸化物を生成させる、物体表面改質方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012130419thum.jpg
出願権利状態 登録


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