JPH10230168A - 光触媒セル及びその作製方法 - Google Patents
光触媒セル及びその作製方法Info
- Publication number
- JPH10230168A JPH10230168A JP9033677A JP3367797A JPH10230168A JP H10230168 A JPH10230168 A JP H10230168A JP 9033677 A JP9033677 A JP 9033677A JP 3367797 A JP3367797 A JP 3367797A JP H10230168 A JPH10230168 A JP H10230168A
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- Japan
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- photocatalyst
- visible light
- ultraviolet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作製が容易で取り扱いの優れた光触媒セル
及びその作製方法を提供する。 【解決手段】 光透過性の筒状物であって、外面に紫
外光触媒層を有し、内面に可視光触媒層を有する光触媒
セル。
及びその作製方法を提供する。 【解決手段】 光透過性の筒状物であって、外面に紫
外光触媒層を有し、内面に可視光触媒層を有する光触媒
セル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、水中の有
害物質分解などの液相反応や、空気中の悪臭物質分解な
どの気相反応に用いることができる光触媒セルに関す
る。
害物質分解などの液相反応や、空気中の悪臭物質分解な
どの気相反応に用いることができる光触媒セルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光触媒は、空気清浄器など一般家庭用品
の除臭を始め、広く用いられるようになってきた。ここ
で、紫外光及び可視光の両方を吸収して反応を進める光
触媒素子が開発されている。一例として有害物質分解に
用いられる光触媒素子の斜視図（モデル図）を図２に示
す。図中上方より光（可視光及び紫外光）が照射され、
右方向に向かって原料（ここでは有害物質を含む液体）
が供給され、光触媒素子に接触し、無害化された反応物
となる。
の除臭を始め、広く用いられるようになってきた。ここ
で、紫外光及び可視光の両方を吸収して反応を進める光
触媒素子が開発されている。一例として有害物質分解に
用いられる光触媒素子の斜視図（モデル図）を図２に示
す。図中上方より光（可視光及び紫外光）が照射され、
右方向に向かって原料（ここでは有害物質を含む液体）
が供給され、光触媒素子に接触し、無害化された反応物
となる。
【０００３】この光触媒素子の構造を部分拡大すると上
面に紫外光触媒層を有し、ガラス等の透明物からなる基
板を挟んでイオン交換樹脂層、可視光触媒層が配されて
いる。ここでイオン交換樹脂層の一面は基板と物理的に
密着し、他面の可視光触媒とイオン性結合を形成して、
一般にガラスとの接着性に劣る可視光触媒を固定してい
る。このように基板の２つの面に異なった触媒層を作製
するのに、処理が容易なゾルゲル法に代表されるディッ
ピング法を応用するためには、片面ずつシールなどによ
って保護しながら行う。しかしこの方法だと、保護シー
ルを行う手間が必要となる上、保護シールが不完全であ
ると不良品となる、あるいはシール上にも本来必要のな
い触媒層が形成されるが、高価な触媒原料が無駄になっ
てコストが著しく上昇すると云った問題点があって、こ
のような光触媒素子の作製方法に改良が求められてい
た。また、上記平面状の光触媒素子は多数同時に用いよ
うとするとホルダー等が必要となり使い勝手が悪かっ
た。
面に紫外光触媒層を有し、ガラス等の透明物からなる基
板を挟んでイオン交換樹脂層、可視光触媒層が配されて
いる。ここでイオン交換樹脂層の一面は基板と物理的に
密着し、他面の可視光触媒とイオン性結合を形成して、
一般にガラスとの接着性に劣る可視光触媒を固定してい
る。このように基板の２つの面に異なった触媒層を作製
するのに、処理が容易なゾルゲル法に代表されるディッ
ピング法を応用するためには、片面ずつシールなどによ
って保護しながら行う。しかしこの方法だと、保護シー
ルを行う手間が必要となる上、保護シールが不完全であ
ると不良品となる、あるいはシール上にも本来必要のな
い触媒層が形成されるが、高価な触媒原料が無駄になっ
てコストが著しく上昇すると云った問題点があって、こ
のような光触媒素子の作製方法に改良が求められてい
た。また、上記平面状の光触媒素子は多数同時に用いよ
うとするとホルダー等が必要となり使い勝手が悪かっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術が有
する欠点を解決する、すなわち、作製が容易で取り扱い
の優れた光触媒セル及びその作製方法を提供することを
目的とする。
する欠点を解決する、すなわち、作製が容易で取り扱い
の優れた光触媒セル及びその作製方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光触媒セルは請
求項１に記載のように、光透過性の筒状物であって、外
面に紫外光触媒層を有し、内面に可視光触媒層を有する
光触媒セルである。また、本発明の光触媒セルの作製方
法は請求項４に記載のように、光透過性の筒状物の両端
に密栓をしてディップコート法にて該筒状物の外面に紫
外光触媒層を形成する工程と、該筒状物の内側に可視光
触媒層を形成する工程とを有するものである。
求項１に記載のように、光透過性の筒状物であって、外
面に紫外光触媒層を有し、内面に可視光触媒層を有する
光触媒セルである。また、本発明の光触媒セルの作製方
法は請求項４に記載のように、光透過性の筒状物の両端
に密栓をしてディップコート法にて該筒状物の外面に紫
外光触媒層を形成する工程と、該筒状物の内側に可視光
触媒層を形成する工程とを有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において光透過性の筒状物
の材質としては可視光触媒の触媒活性が最大となる波長
の光に対してできるだけ吸収性が低いものを選択するこ
とが必要である。なお、可視光触媒として有機金属錯体
などの有機物を用いる場合、紫外線によって分解される
おそれがあるので、光透過性物は可視光を充分透過し、
かつ、紫外線を完全にカットするものであることが望ま
しい。
の材質としては可視光触媒の触媒活性が最大となる波長
の光に対してできるだけ吸収性が低いものを選択するこ
とが必要である。なお、可視光触媒として有機金属錯体
などの有機物を用いる場合、紫外線によって分解される
おそれがあるので、光透過性物は可視光を充分透過し、
かつ、紫外線を完全にカットするものであることが望ま
しい。
【０００７】本発明において、筒状物の形状は適宜選択
できる。円形、楕円、正方形、多角形あるいは雲形等自
由に選択できるが、その肉厚は上記光透過性の関係で強
度的に許容できる範囲で薄いことが望ましく、また充分
な触媒活性が得られるよう表面積が大きい形状であるこ
とが望ましい。
できる。円形、楕円、正方形、多角形あるいは雲形等自
由に選択できるが、その肉厚は上記光透過性の関係で強
度的に許容できる範囲で薄いことが望ましく、また充分
な触媒活性が得られるよう表面積が大きい形状であるこ
とが望ましい。
【０００８】なお、紫外光触媒としては酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（Ｗ
Ｏ3）あるいはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）
などが知られている。このうち、紫外光触媒としては酸
化チタンであることが望ましい。酸化チタン、特にアナ
ターゼ型酸化チタンは光触媒活性が極めて高く、通常の
蛍光灯から放射される微量の紫外線でも有効に作用す
る。さらに酸化チタンは波長が３８０ｎｍ未満の紫外線
に対する吸収が著しく大きい上、４００ｎｍ以上の波長
の光を全く吸収しない。このため可視光の透過が良好で
ありながら、紫外線の可視光触媒層への到達を防ぐので
可視光触媒の劣化を予防できる。なお、光透過物として
ソーダ石灰ガラスを選択した場合、その表面に酸化チタ
ンの薄膜を高温にて形成する際に電子−正孔対の再結合
中心として作用するＮａxＴｉyＯzの生成を防止するた
め、ソーダ石灰ガラス表面に二酸化ケイ素層を形成し、
この二酸化ケイ素層を介して、酸化チタンの薄膜を配す
ることが望ましい。一方、可視光触媒としてはルテニウ
ムビピリジン三錯体、フタロシアニン、ポリフェニレン
等が用いられる。この内ルテニウムビピリジン三錯体が
高耐久性であるため望ましい。
ｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（Ｗ
Ｏ3）あるいはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）
などが知られている。このうち、紫外光触媒としては酸
化チタンであることが望ましい。酸化チタン、特にアナ
ターゼ型酸化チタンは光触媒活性が極めて高く、通常の
蛍光灯から放射される微量の紫外線でも有効に作用す
る。さらに酸化チタンは波長が３８０ｎｍ未満の紫外線
に対する吸収が著しく大きい上、４００ｎｍ以上の波長
の光を全く吸収しない。このため可視光の透過が良好で
ありながら、紫外線の可視光触媒層への到達を防ぐので
可視光触媒の劣化を予防できる。なお、光透過物として
ソーダ石灰ガラスを選択した場合、その表面に酸化チタ
ンの薄膜を高温にて形成する際に電子−正孔対の再結合
中心として作用するＮａxＴｉyＯzの生成を防止するた
め、ソーダ石灰ガラス表面に二酸化ケイ素層を形成し、
この二酸化ケイ素層を介して、酸化チタンの薄膜を配す
ることが望ましい。一方、可視光触媒としてはルテニウ
ムビピリジン三錯体、フタロシアニン、ポリフェニレン
等が用いられる。この内ルテニウムビピリジン三錯体が
高耐久性であるため望ましい。
【０００９】紫外光触媒の固定はディップコート法によ
って容易に行うことができる。すなわち、上記筒状物の
両端にゴム栓などによって封止を行い、触媒成分、触媒
プリカーサ成分を溶解ないし分散させた液に浸漬し引き
上げて乾燥する。触媒プリカーサ成分が配合された液を
用いた場合には、熱処理や化学反応など適宜必要な処理
を行って触媒とする。なお、ディップコート法を応用す
ることは、この方法が装置コストが安価で、また生産性
が良く、さらに均一な触媒層が得られるので好ましい。
この方法は特開平５−９４７６５号公報等で知られてい
る方法を応用するもので、上記筒状物を触媒ないし触媒
プリカーサを配合した液性ゾルに浸漬した後これを引き
上げて該要処理物表面に触媒または触媒プリカーサを有
するゲル層を形成し、その後これを乾燥ないし熱処理し
て触媒層を形成する方法である。
って容易に行うことができる。すなわち、上記筒状物の
両端にゴム栓などによって封止を行い、触媒成分、触媒
プリカーサ成分を溶解ないし分散させた液に浸漬し引き
上げて乾燥する。触媒プリカーサ成分が配合された液を
用いた場合には、熱処理や化学反応など適宜必要な処理
を行って触媒とする。なお、ディップコート法を応用す
ることは、この方法が装置コストが安価で、また生産性
が良く、さらに均一な触媒層が得られるので好ましい。
この方法は特開平５−９４７６５号公報等で知られてい
る方法を応用するもので、上記筒状物を触媒ないし触媒
プリカーサを配合した液性ゾルに浸漬した後これを引き
上げて該要処理物表面に触媒または触媒プリカーサを有
するゲル層を形成し、その後これを乾燥ないし熱処理し
て触媒層を形成する方法である。
【００１０】可視光触媒は通常イオン交換樹脂を介して
固定する。これは可視光触媒層の基板への密着性を向上
させるためであるが、通常の密着性で充分な場合にはイ
オン交換樹脂層を省いても良い。イオン交換樹脂を介し
て固定する場合には、まず筒状物の内部にイオン交換樹
脂を溶解した溶液を流した後乾燥してイオン交換樹脂層
を形成する。その後可視光触媒を溶解させた溶液を流
し、イオン交換樹脂の有する官能基と触媒との結合力を
利用して触媒を固定して触媒層を形成する。
固定する。これは可視光触媒層の基板への密着性を向上
させるためであるが、通常の密着性で充分な場合にはイ
オン交換樹脂層を省いても良い。イオン交換樹脂を介し
て固定する場合には、まず筒状物の内部にイオン交換樹
脂を溶解した溶液を流した後乾燥してイオン交換樹脂層
を形成する。その後可視光触媒を溶解させた溶液を流
し、イオン交換樹脂の有する官能基と触媒との結合力を
利用して触媒を固定して触媒層を形成する。
【００１１】上記のように作製された光触媒セルは１つ
で用いても良いが、例えば細い筒状の光触媒セルを多本
束ねることにより効果的な光触媒ユニットとすることが
できる。図１にこのような光触媒ユニットの例を示す。
図中符号１で示されるのが本発明の光触媒セルであり、
それを束ねて光触媒ユニットＡが形成されている。図中
左方より原料（ここでは有害物質を含む液体）がポンプ
（図示せず）により本ユニットに導入される。本ユニッ
ト上方より、可視光及び紫外光が照射されていて、光触
媒ユニットの触媒の働きで有害物質が分解又は酸化され
て反応物として排出される。このような光触媒ユニット
は、その構造上圧力損失が非常に小さいにも係わらず、
容積当たりの有効面積を容易に増やすことができるの
で、作製が容易で、全体がコンパクトとすることができ
る。
で用いても良いが、例えば細い筒状の光触媒セルを多本
束ねることにより効果的な光触媒ユニットとすることが
できる。図１にこのような光触媒ユニットの例を示す。
図中符号１で示されるのが本発明の光触媒セルであり、
それを束ねて光触媒ユニットＡが形成されている。図中
左方より原料（ここでは有害物質を含む液体）がポンプ
（図示せず）により本ユニットに導入される。本ユニッ
ト上方より、可視光及び紫外光が照射されていて、光触
媒ユニットの触媒の働きで有害物質が分解又は酸化され
て反応物として排出される。このような光触媒ユニット
は、その構造上圧力損失が非常に小さいにも係わらず、
容積当たりの有効面積を容易に増やすことができるの
で、作製が容易で、全体がコンパクトとすることができ
る。
【００１２】なお、上記においては透明な筒状物の内面
に可視光触媒、外面に紫外光触媒を配したものについて
説明したが、例えば、内面に紫外光触媒、外面に可視光
触媒を有する透明な筒状の光触媒セルを作製し、その内
側に棒状の紫外光ランプや可視光ランプを配することに
よりその触媒活性を有効に用いることが可能となる。
に可視光触媒、外面に紫外光触媒を配したものについて
説明したが、例えば、内面に紫外光触媒、外面に可視光
触媒を有する透明な筒状の光触媒セルを作製し、その内
側に棒状の紫外光ランプや可視光ランプを配することに
よりその触媒活性を有効に用いることが可能となる。
【００１３】
【実施例】パイレックスガラス管（外径６ｍｍ、内径４
ｍｍ）を用いて光触媒セルを作製した。まず紫外光触媒
の担持を行った。すなわち、マスキングテープを用いて
両端部を塞いだガラス管をチタニウムテトライソプロポ
キシドに浸漬したのち、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き
上げ、その後風乾し、さらに５００℃・１時間の熱処理
を行い、ガラス管外表面にアナターゼ型の酸化チタン膜
（厚さ：２〜４μｍ）を形成した。ついで、可視光触媒
の担持を行った。上記で酸化チタン膜を形成したガラス
管内にイオン交換樹脂アルコール溶液（デュポン製ナフ
ィオンＮＲ−５０）を流し込み、その後アルコールを揮
発させてイオン交換樹脂を管内に固定させた。次いでこ
のイオン交換樹脂に０．１ｇ／ l−ルテニウムビピリジ
ン三錯体水溶液に４時間浸漬し、イオン交換により吸着
させ、本発明に係る光触媒セルを得た。この光触媒セル
（長さ１２０ｍｍ）から１２０ｍｍの距離から東芝ライ
テック社製水銀陽光ランプＤ１２５（１２５Ｗ）により
照射し、セルにトリクロロエチレン１２０ｐｐｍを含む
水を接触させたときのトリクロロエチレンの減衰状況を
調べた。結果を従来型の光触媒セルにおける結果と共に
表１に示す。
ｍｍ）を用いて光触媒セルを作製した。まず紫外光触媒
の担持を行った。すなわち、マスキングテープを用いて
両端部を塞いだガラス管をチタニウムテトライソプロポ
キシドに浸漬したのち、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き
上げ、その後風乾し、さらに５００℃・１時間の熱処理
を行い、ガラス管外表面にアナターゼ型の酸化チタン膜
（厚さ：２〜４μｍ）を形成した。ついで、可視光触媒
の担持を行った。上記で酸化チタン膜を形成したガラス
管内にイオン交換樹脂アルコール溶液（デュポン製ナフ
ィオンＮＲ−５０）を流し込み、その後アルコールを揮
発させてイオン交換樹脂を管内に固定させた。次いでこ
のイオン交換樹脂に０．１ｇ／ l−ルテニウムビピリジ
ン三錯体水溶液に４時間浸漬し、イオン交換により吸着
させ、本発明に係る光触媒セルを得た。この光触媒セル
（長さ１２０ｍｍ）から１２０ｍｍの距離から東芝ライ
テック社製水銀陽光ランプＤ１２５（１２５Ｗ）により
照射し、セルにトリクロロエチレン１２０ｐｐｍを含む
水を接触させたときのトリクロロエチレンの減衰状況を
調べた。結果を従来型の光触媒セルにおける結果と共に
表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】本発明の光触媒セルはマスキング等が不要
で作製が非常に容易であり、かつ、表１よりこの本発明
に係る実施例の光触媒セルが従来の光触媒セル同様に用
いることができることが判る。
で作製が非常に容易であり、かつ、表１よりこの本発明
に係る実施例の光触媒セルが従来の光触媒セル同様に用
いることができることが判る。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係る光触媒セルは作製が極めて
容易であり、製造工程においても不良品の発生もない。
しかも、単に束ねるだけで、コンパクトで優れた光触媒
ユニットを形成できる。
容易であり、製造工程においても不良品の発生もない。
しかも、単に束ねるだけで、コンパクトで優れた光触媒
ユニットを形成できる。
【図１】本発明に係る光触媒セルを用いた光触媒ユニッ
トを示す概念図である。
トを示す概念図である。
【図２】従来の光触媒素子を示す概念図である。
１ 本発明に係る光触媒セル Ａ 本発明の光触媒セルを用いた光触媒ユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 光透過性の筒状物であって、外面に紫外
光触媒層を有し、内面に可視光触媒層を有することを特
徴とする光触媒セル。 - 【請求項２】 上記可視光触媒層がイオン交換性物質を
介して筒状物の内面に配置されていることを特徴とする
請求項１に記載の光触媒セル。 - 【請求項３】 光透過性の筒状物であって、外面に可視
光触媒層を有し、内面に紫外光触媒層を有することを特
徴とする光触媒セル。 - 【請求項４】 光透過性の筒状物の両端に密栓をしてデ
ィップコート法にて該筒状物の外面に紫外光触媒層を形
成する工程と、該筒状物の内側に可視光触媒層を形成す
る工程とを有することを特徴とする光触媒セルの作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033677A JPH10230168A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 光触媒セル及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033677A JPH10230168A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 光触媒セル及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10230168A true JPH10230168A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12393086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9033677A Withdrawn JPH10230168A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 光触媒セル及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10230168A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6628865B2 (en) | 2000-12-15 | 2003-09-30 | Intel Corporation | Alignment of optical fibers to an etched array waveguide |
| EP1671659A4 (en) * | 2003-10-07 | 2008-01-16 | Jinxing Chen | AIR CLEANER |
| JP2010119996A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Osaka Univ | 可視光応答型光触媒複合体 |
| CN114405548A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 福州大学 | 复合光催化剂金属酞菁/钛酸镧及其制备方法与应用 |
-
1997
- 1997-02-18 JP JP9033677A patent/JPH10230168A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6628865B2 (en) | 2000-12-15 | 2003-09-30 | Intel Corporation | Alignment of optical fibers to an etched array waveguide |
| EP1671659A4 (en) * | 2003-10-07 | 2008-01-16 | Jinxing Chen | AIR CLEANER |
| JP2010119996A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Osaka Univ | 可視光応答型光触媒複合体 |
| CN114405548A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 福州大学 | 复合光催化剂金属酞菁/钛酸镧及其制备方法与应用 |
| CN114405548B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-02-14 | 福州大学 | 复合光催化剂金属酞菁/钛酸镧及其制备方法与应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |