JP2012096152A - Photocatalyst - Google Patents
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Description
本発明は、光触媒に関する。 The present invention relates to a photocatalyst.
酸化チタンは、白色顔料として古くから利用されており、近年は化粧品などの紫外線遮蔽材料、光触媒、コンデンサ、サーミスタの構成材料あるいはチタン酸バリウムの原料等電子材料に用いられる焼結材料に広く利用され、特にここ数年、光触媒としての利用が盛んに試みられ、光触媒反応の用途開発が盛んに行われるようになっている。 Titanium oxide has long been used as a white pigment, and in recent years, it has been widely used as a sintering material used in electronic materials such as UV shielding materials for cosmetics, photocatalysts, capacitors, thermistors, and barium titanate materials. In particular, in recent years, the use as a photocatalyst has been actively attempted, and the use development of the photocatalytic reaction has been actively performed.
この酸化チタン光触媒の用途は非常に多岐に亘っており、水の分解による水素の発生、酸化還元反応を利用した有機化合物の合成、排ガス処理、空気清浄、防臭、殺菌、抗菌、水処理、照明機器等の汚れ防止等、数多くの用途開発が行われている。 This titanium oxide photocatalyst has a wide variety of uses. Generation of hydrogen by water decomposition, synthesis of organic compounds using redox reaction, exhaust gas treatment, air purification, deodorization, sterilization, antibacterial, water treatment, lighting. Numerous applications have been developed, such as preventing contamination of equipment.
しかしながら、酸化チタンは、可視光付近の波長領域において大きな屈折率を示すため、可視光領域では殆ど光吸収を生じない。屋内での蛍光灯などの下での利用を考えると、蛍光灯の光はスペクトルのほとんどが400nm以上の可視光波であり、光触媒として十分な特性を発現することができないことから、可視光領域での触媒活性を発現させることができる、より利用性の高い光触媒の開発が望まれている。 However, since titanium oxide shows a large refractive index in the wavelength region near visible light, light absorption hardly occurs in the visible light region. Considering the use under fluorescent lamps indoors, the light of fluorescent lamps is mostly visible light waves with a spectrum of 400 nm or more and cannot exhibit sufficient characteristics as a photocatalyst. Therefore, it is desired to develop a photocatalyst with higher availability that can exhibit the catalytic activity of
特に、高齢化社会を迎えるにあたって、抵抗力の弱い高齢者を考慮した施設内での抗菌需要、または病院内における院内感染防止のための抗菌需要は大きくなってきている。また、地球環境保全の見地から、低毒性で安全性の高い、環境対応型の抗菌材料が求められるようになっている。 In particular, in an aging society, the demand for antibacterials in facilities considering elderly people with weak resistance, or the need for antibacterial infections in hospitals is increasing. In addition, from the viewpoint of global environmental conservation, environmentally friendly antibacterial materials with low toxicity and high safety have been demanded.
加えて、建築物の気密性の向上が進むにつれて、換気性が低下する構造物が増加しているため、室内大気の汚染度上昇が問題になりつつあり、上述の高齢者施設・病院に加えてホテル・トイレなどの公共施設における空気清浄度の向上や悪臭の消去に対する需要も年々増加している。 In addition, as the airtightness of buildings progresses, the number of structures with poor ventilation is increasing, and therefore the increase in indoor air pollution is becoming a problem. Demand for improving air cleanliness and eliminating odors in public facilities such as hotels and toilets is also increasing year by year.
これらの需要に対して、従来の技術においては、殺菌力の強い有機系殺菌剤または無機系殺菌剤を配合した塗料を室内の壁等に塗布したり、あるいは、VOC(揮発性有機化合物)ガスや悪臭ガスの吸着能を持った担体へこれらの殺菌剤を担持したものを配合した塗料が使用される場合があった。 In response to these demands, in the prior art, a paint containing an organic or inorganic sterilizing agent having a strong sterilizing power is applied to indoor walls or the like, or VOC (volatile organic compound) gas is used. In some cases, paints are used in which these disinfectants are loaded on a carrier that has the ability to adsorb odor gases.
しかし、有機系殺菌剤は、毒性が高く安全性に問題があり、また無機系殺菌剤は、殺菌成分に対する耐性菌の発生により効果がなくなるという問題がある。さらにこれらの従来型抗菌剤によって殺菌が行われた場合でも、その細菌の持つ毒素や細菌の死骸が残留する、という問題は解決できない。また、VOCガスに対する担体吸着能は、その効果に限度がある。 However, organic germicides are highly toxic and have a safety problem, and inorganic germicides have a problem that they are not effective due to the generation of resistant bacteria to the germicidal component. Furthermore, even when these conventional antibacterial agents are sterilized, the problem that the toxins and dead bodies of the bacteria remain cannot be solved. Further, the effect of the carrier adsorption capacity for VOC gas is limited.
一方、純粋な酸化チタンは、紫外光照射下における光触媒効果によって、抗菌作用や、空気清浄作用、消臭作用を発現するが、上記高齢者施設、病院、ホテル、トイレ等の高い需要が期待される使用環境は、そのほとんどが紫外光の少ない室内環境であるため、従来の酸化チタンでは期待する効果を発現することができない。 On the other hand, pure titanium oxide exhibits antibacterial action, air cleaning action, and deodorizing action due to the photocatalytic effect under ultraviolet light irradiation, but high demand is expected for the above-mentioned elderly facilities, hospitals, hotels, toilets, etc. Since most of the usage environments are indoor environments with little ultraviolet light, conventional titanium oxide cannot exhibit the expected effects.
そこで、本出願人は、室内の蛍光灯の光でも光触媒としての触媒活性を発現することができる、利用性の高い酸化チタン光触媒の開発を行ってきた。 Therefore, the present applicant has developed a highly usable titanium oxide photocatalyst that can exhibit catalytic activity as a photocatalyst even with light from an indoor fluorescent lamp.
例えば、本出願人は、硫黄原子がチタンサイトに導入された 硫黄原子導入酸化チタンに鉄化合物等の金属種を含有させた酸化チタン化合物(以下、適宜「鉄化合物含有硫黄原子導入酸化チタン化合物」と表記)を提案している(特許文献1参照)。 For example, the applicant of the present invention is a titanium oxide compound in which a sulfur atom is introduced into a titanium site, and a titanium oxide compound in which a metal species such as an iron compound is incorporated into a sulfur atom-introduced titanium oxide (hereinafter referred to as “iron compound-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound” (Refer to Patent Document 1).
この鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を、室内建材や壁に塗布し、またはコーティングした場合には、蛍光灯照射下においても、抗菌作用、空気清浄作用、消臭作用を発現し、また細菌の持つ毒素や細菌の死骸をも分解することができ、かつその効果は物理的な剥離がないかぎり持続することが可能である。 When this iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound is applied to or coated on indoor building materials or walls, it exhibits antibacterial, air-cleaning and deodorizing effects even under fluorescent light irradiation, It can also break down toxins and dead bacteria, and its effects can last as long as there is no physical detachment.
しかしながら、上記抗菌、消臭、空気清浄化という目的の下においては、可能な限り早く効果が発現することが求められ、従来よりもさらに優れた殺菌速度、有害ガス分解速度を達成し得るものが求められるようになっており、さらに、上記殺菌速度および有害ガス分解速度に優れるとともに、抗菌、消臭、空気清浄化効果を高いレベルで発揮し得る光触媒が求められるようになっている。 However, under the objectives of antibacterial, deodorant, and air purification, it is required that the effect be manifested as soon as possible, and those that can achieve further superior sterilization rates and harmful gas decomposition rates than conventional ones. Further, there is a demand for a photocatalyst that is excellent in the sterilization rate and the harmful gas decomposition rate, and that can exhibit antibacterial, deodorizing, and air cleaning effects at a high level.
このような状況下、本発明は、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して殺菌速度に優れるとともに、有害ガス分解速度に優れる光触媒を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a photocatalyst which has an improved antibacterial activity and an excellent sterilization rate and an excellent harmful gas decomposition rate, particularly under visible light irradiation.
上記技術課題を解決すべく、本発明者が鋭意検討を行ったところ、鉄化合物含有硫黄原子導入酸化チタン化合物等の酸化チタン化合物に対して、銅化合物や銀化合物などの抗菌活性金属種(抗菌活性金属化合物)を所定量担持することによって、活性金属種の抗菌効果と酸化チタン化合物の光触媒効果との相乗効果より、その殺菌速度が著しく向上することを見出した。しかしながら、上記抗菌活性金属種の担持量があるレベル以上になると酸化チタン化合物の表面が抗菌活性金属種で被覆される面積が増大し、この抗菌活性金属種によって可視光線が吸収されてしまうため、酸化チタン化合物による光触媒効果が減少し、例えば有害ガス分解速度が低下することを見出した。
上記知見を基に、本発明者等がさらに検討を行ったところ、酸化チタン化合物に対する抗菌活性金属種の担持量がそれぞれ異なる第一の触媒成分と第二の触媒成分とを含んでなる光触媒により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
In order to solve the above technical problems, the present inventor conducted intensive studies and found that antibacterial active metal species such as a copper compound and a silver compound (antibacterial) against a titanium oxide compound such as an iron compound-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound. It has been found that by carrying a predetermined amount of the active metal compound), the sterilization rate is remarkably improved by the synergistic effect of the antibacterial effect of the active metal species and the photocatalytic effect of the titanium oxide compound. However, when the amount of the antibacterial active metal species supported exceeds a certain level, the surface of the titanium oxide compound covered with the antibacterial active metal species increases, and visible light is absorbed by the antibacterial active metal species. It has been found that the photocatalytic effect of the titanium oxide compound decreases, for example, the harmful gas decomposition rate decreases.
Based on the above findings, the present inventors have further investigated, and as a result, a photocatalyst comprising a first catalyst component and a second catalyst component, each having a different amount of antibacterial active metal species supported on the titanium oxide compound. The present inventors have found that the above technical problem can be solved and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、
(1)第一の触媒成分と第二の触媒成分とを含んでなる光触媒であって、
前記第一の触媒成分は、第一の酸化チタン化合物に対し、該第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で2.8〜15質量部担持してなるものであり、
前記第二の触媒成分は、第二の酸化チタン化合物に対し、該第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で0〜1.5質量部担持してなるものである
ことを特徴とする光触媒、
(2)前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物の合計含有量を100質量%とした場合に、
前記第一の酸化チタン化合物の含有量が7.5〜72質量%であり、
前記第二の酸化チタン化合物の含有量が28〜92.5質量%である
上記(1)に記載の光触媒、
(3)前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種の総量が10質量部以下である上記(1)または(2)に記載の光触媒、
(4)前記第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物が、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタンまたは鉄化合物を含有する窒素導入酸化チタンである上記(1)〜(3)のいずれかに記載の光触媒、および
(5)前記第一の触媒成分または第二の触媒成分において、抗菌活性金属種が、銅化合物、銀化合物および金属銀から選ばれる少なくとも1種である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の光触媒、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A photocatalyst comprising a first catalyst component and a second catalyst component,
When the content of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the first titanium oxide compound, the first catalyst component converts the antibacterial active metal species in terms of metal atoms. 2.8 to 15 parts by mass supported,
When the content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the second titanium oxide compound, the second catalyst component converts the antibacterial active metal species in terms of metal atoms. 0 to 1.5 parts by weight of a supported photocatalyst,
(2) When the total content of the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100% by mass,
The content of the first titanium oxide compound is 7.5 to 72% by mass,
The photocatalyst according to (1) above, wherein the content of the second titanium oxide compound is 28 to 92.5% by mass,
(3) When the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The photocatalyst according to (1) or (2) above, wherein the total amount of the antibacterial active metal species
(4) The first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide containing an iron compound or nitrogen-introduced oxidation containing an iron compound In the photocatalyst according to any one of the above (1) to (3), which is titanium, and (5) the first catalyst component or the second catalyst component, the antibacterial active metal species is a copper compound, a silver compound and a metal The photocatalyst according to any one of the above (1) to (4), which is at least one selected from silver;
Is to provide.
本発明の光触媒は、抗菌活性金属種の担持量の異なる第一の触媒成分と第二の触媒成分を含んでなるものであることから、細菌やウイルスの構成物を分解する作用(酸化チタンの光触媒作用)と細菌の代謝機能を阻害する作用(主として活性金属種の抗菌作用)とが相乗効果として効率よく機能するため、抗菌活性金属化合物を均一に担持させた光触媒に比較して、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して細菌をより短時間で完全殺菌することができるとともに、有害ガス分解性能(酸化チタンの光触媒作用)も大きく損なわれることなく、機能させ得ると考えられる。
このため、本発明によれば、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して殺菌速度に優れるとともに、有害ガス分解速度に優れる光触媒を提供することができる。
The photocatalyst of the present invention comprises a first catalyst component and a second catalyst component having different loadings of antibacterial active metal species. The photocatalytic action and the action that inhibits the metabolic function of bacteria (mainly the antibacterial action of active metal species) function efficiently as a synergistic effect, so it is particularly visible compared to the photocatalyst that uniformly supports the antibacterial active metal compound. Under light irradiation, the antibacterial activity is improved and bacteria can be completely sterilized in a shorter time, and the harmful gas decomposition performance (photocatalytic action of titanium oxide) can be functioned without being greatly impaired.
For this reason, according to the present invention, it is possible to provide a photocatalyst which has an improved antibacterial activity and an excellent sterilization rate and an excellent harmful gas decomposition rate, particularly under visible light irradiation.
本発明の光触媒は、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを含んでなる光触媒であって、前記第一の触媒成分は、第一の酸化チタン化合物に対し、該第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で2.8〜15質量部担持してなるものであり、前記第二の触媒成分は、第二の酸化チタン化合物に対し、該第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で0〜1.5質量部担持してなるものであることを特徴とするものである。 The photocatalyst of the present invention is a photocatalyst comprising a first catalyst component and a second catalyst component, wherein the first catalyst component is a first titanium oxide compound with respect to the first titanium oxide compound. When the content of titanium atoms constituting the compound is 100 parts by mass, the antibacterial active metal species is supported by 2.8 to 15 parts by mass in terms of metal atoms, and the second catalyst component is When the content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the second titanium oxide compound, 0 to 1.5 parts by mass of the antibacterial active metal species in terms of metal atoms is supported. It is characterized by being made.
(酸化チタン化合物)
本発明の光触媒は、第一の触媒成分および第二の触媒成分とを含んでなるものであり、第一の触媒成分および第二の触媒成分は、それぞれ、第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を含むものである。
本発明において、第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物は、同一であっても異なっていてもよい。
(Titanium oxide compound)
The photocatalyst of the present invention comprises a first catalyst component and a second catalyst component. The first catalyst component and the second catalyst component are the first titanium oxide compound and the second catalyst component, respectively. The titanium oxide compound is included.
In the present invention, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound may be the same or different.
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、具体的には、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン等の酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタン、リン原子導入酸化チタン等を挙げることができ、また、上記酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタン、リン原子導入酸化チタンにおいて、さらに、Fe2O3やFe3O4等の鉄化合物や、WO3、V2O5、Bi2O3、Nb2O3、ZnO、ZrO2、PtO2、PdO、In2O3、PbO、FeTiO3、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3、KTaO3、SnO2、MnO2、Cr2O3、Co3O4、Y2O3、Mo2O3等の金属化合物や、Cr、V、Cu、 Fe、Mg、Ag、Pd、Ni、MnおよびPtからなる群から選択される1種以上の金属のイオンを含有させたものでもよい。これ等の酸化チタン化合物のうち、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタンまたは鉄化合物を含有する窒素導入酸化チタンが好ましい。 In the present invention, as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, specifically, titanium oxide such as rutile type titanium oxide, anatase type titanium oxide, brookite type titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen, etc. Atom-introduced titanium oxide, carbon-atom-introduced titanium oxide, phosphorus-atom-introduced titanium oxide, etc. In titanium oxide, iron compounds such as Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 , WO 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Nb 2 O 3 , ZnO, ZrO 2 , PtO 2 , PdO, In 2 O 3 , PbO, FeTiO 3 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , CaTiO 3 , KTaO 3 , SnO 2 , MnO 2 , from a group consisting of metal compounds such as Cr 2 O 3 , Co 3 O 4 , Y 2 O 3 , Mo 2 O 3 , and Cr, V, Cu, Fe, Mg, Ag, Pd, Ni, Mn, and Pt It may contain one or more selected metal ions. Among these titanium oxide compounds, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide containing an iron compound, or nitrogen-introduced titanium oxide containing an iron compound is preferable.
(酸化チタン)
第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物がルチル型酸化チタンやアナターゼ型酸化チタン等の酸化チタンである場合、本出願書類において、ルチル型酸化チタンとは、以下に記述する式においてルチル化率が90%以上である酸化チタンを意味し、アナターゼ酸化チタンとは、以下に記述する式においてルチル化率が10%以下である酸化チタンを意味するものとする。
(Titanium oxide)
When the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is a titanium oxide such as a rutile type titanium oxide or an anatase type titanium oxide, in this application document, the rutile type titanium oxide is a rutile type in the formula described below. It means titanium oxide having a conversion rate of 90% or more, and anatase titanium oxide means titanium oxide having a rutile conversion rate of 10% or less in the formula described below.
また、本出願書類において、ルチル化率は、ASTM D3720−84の方法に従いX線回折測定を行い、ルチル型結晶酸化チタンの最強回折線(面指数110)のピーク面積(Ir)と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強回折線(面指数101)のピーク面積(Ia)を求め、次式により算出して求めたものを意味する。
ルチル化率(%)=100−100/(1+1.2×Ir/Ia)
式中、上記ピーク面積(Ir)及びピーク面積(Ia)は、X線回折スペクトルの該当回折線におけるベースラインから突出した部分の面積を指し、その算出は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ計算、近似三角形化などの手法を用いることができる。
Further, in the present application documents, the rutile ratio is measured by X-ray diffraction according to the method of ASTM D3720-84, the peak area (Ir) of the strongest diffraction line (surface index 110) of rutile-type crystalline titanium oxide, The peak area (Ia) of the strongest diffraction line (surface index 101) of the crystalline titanium oxide is obtained, and it is obtained by the following formula.
Rutile conversion rate (%) = 100-100 / (1 + 1.2 × Ir / Ia)
In the formula, the peak area (Ir) and the peak area (Ia) indicate the area of the portion protruding from the base line in the corresponding diffraction line of the X-ray diffraction spectrum, and the calculation may be performed by a known method. Techniques such as computer calculation and approximate triangulation can be used.
第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物がルチル型酸化チタンやアナターゼ型酸化チタン等の酸化チタンである場合、ルチル型酸化チタンやアナターゼ型酸化チタンを作製する方法としては、
(1)チタン塩を塩化物イオンの存在下でアルカリ化合物と反応させまたはチタン塩を加水分解反応する方法や、
(2)塩化チタンガスを、気相中で酸化または加水分解反応する方法
を挙げることができる。
When the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is a titanium oxide such as a rutile type titanium oxide or an anatase type titanium oxide, as a method for producing a rutile type titanium oxide or an anatase type titanium oxide,
(1) A method of reacting a titanium salt with an alkali compound in the presence of chloride ions or hydrolyzing the titanium salt,
(2) A method of oxidizing or hydrolyzing titanium chloride gas in a gas phase can be mentioned.
上記(1)チタン塩を塩化物イオンの存在下でアルカリ化合物と反応させまたはチタン塩を加水分解反応する方法で酸化チタンを作製する場合、チタン塩としては、例えば、チタンアルコキシド等の有機金属化合物、あるいは、四塩化チタン、三塩化チタン等のチタン塩化物や、硫酸チタニル、硫酸チタン等の硫酸塩のような無機塩が挙げられる。これらのうち、取り扱い性や経済性を考慮すると、チタン塩としては、四塩化チタン、硫酸チタニル、硫酸チタンが好ましい。 In the case of producing titanium oxide by a method in which (1) the titanium salt is reacted with an alkali compound in the presence of chloride ions or the titanium salt is hydrolyzed, examples of the titanium salt include organometallic compounds such as titanium alkoxide. Or, inorganic salts such as titanium chlorides such as titanium tetrachloride and titanium trichloride, and sulfates such as titanyl sulfate and titanium sulfate can be used. Of these, titanium tetrachloride, titanyl sulfate, and titanium sulfate are preferable as the titanium salt in view of handling and economy.
チタン塩をアルカリ化合物と反応させて酸化チタンを作製する場合、チタン塩のアルカリ反応を行う方法としては、チタン塩を水に溶解させた水溶液を調製し、この水溶液を撹拌しながら、アルカリを混合して、上記チタン塩とアルカリとを接触させる方法が挙げられる。 When preparing titanium oxide by reacting a titanium salt with an alkali compound, the alkali reaction of the titanium salt is carried out by preparing an aqueous solution in which the titanium salt is dissolved in water and mixing the alkali while stirring the aqueous solution. And the method of making the said titanium salt and an alkali contact is mentioned.
具体的には、例えば、
(アルカリ反応法1)チタン塩の水溶液に対して、アルカリの水溶液を滴下し、両者を接触させる方法、
(アルカリ反応法2)アルカリの水溶液に対して、チタン塩の水溶液を滴下し、両者を接触させる方法、
(アルカリ反応法3)反応容器にpHを調整した水を入れておき、その中に、チタン塩の水溶液とアルカリの水溶液とを滴下し、両者を接触させる方法、
を挙げることができる。
Specifically, for example,
(Alkali reaction method 1) A method of dropping an aqueous alkali solution into an aqueous solution of a titanium salt and bringing them into contact with each other,
(Alkali reaction method 2) A method of dropping an aqueous solution of titanium salt into an aqueous solution of alkali and bringing them into contact with each other,
(Alkaline reaction method 3) A method in which water whose pH is adjusted is put in a reaction vessel, and an aqueous solution of a titanium salt and an aqueous solution of an alkali are dropped therein, and both are brought into contact with each other.
Can be mentioned.
上記アルカリは特に制限されず、例えば、アンモニア、アンモニア水等を挙げることができる。これらのうち、アンモニア又はアンモニア水は、金属成分を含有しないものであることから、得られる酸化チタンの可視光領域における光触媒活性を制御する上で好ましい。
上記アルカリ反応法1〜アルカリ反応法3において、反応温度は、−5〜80℃が好ましく、0〜60℃がより好ましい。反応温度が0℃未満だと反応が起こり難くなり、また、60℃を超えると、平均粒径が小さく且つ比表面積が大きいアルカリ反応物を得難くなる。
The alkali is not particularly limited, and examples thereof include ammonia and aqueous ammonia. Among these, ammonia or ammonia water is preferable for controlling the photocatalytic activity of the obtained titanium oxide in the visible light region because it does not contain a metal component.
In the
得られる酸化チタンのルチル化率は、上記の塩化チタン水溶液の加水分解またはアルカリによる中和の時間または速度によって制御することができる。例えば四塩化チタン水溶液をアンモニア水などで中和する場合、短時間で中和するとアナターゼリッチのルチル化率の低い酸化チタンが得られ、また中和反応の速度を遅くするとルチル化率の高い酸化チタンを得ることができる。また、塩化チタン水溶液を中和あるいは加水分解する際の反応系のpHによっても得られる酸化チタンのルチル化率を制御することができ、例えば酸化チタン粉末が析出した後、低pH雰囲気で熟成反応するとルチル化率が向上しルチル型とアナターゼ型の混合結晶を得ることができる。 The rutile rate of the resulting titanium oxide can be controlled by the time or rate of hydrolysis or alkali neutralization of the aqueous titanium chloride solution. For example, when neutralizing a titanium tetrachloride aqueous solution with ammonia water, etc., neutralization in a short time yields titanium oxide with a low anatase-rich rutile ratio, and slowing the neutralization reaction results in an oxidation with a high rutile ratio. Titanium can be obtained. Moreover, the rutile ratio of titanium oxide obtained can also be controlled by the pH of the reaction system when neutralizing or hydrolyzing the aqueous titanium chloride solution. For example, after titanium oxide powder is precipitated, the aging reaction is performed in a low pH atmosphere. As a result, the rutile ratio is improved and a mixed crystal of rutile type and anatase type can be obtained.
次いで、アルカリ反応法1〜アルカリ反応法3でチタン塩とアルカリとを接触させて得られたスラリーを、必要に応じてデカンテ−ションや固液分離の後、再度純水を加えて分散する方法を繰り返して、反応物を洗浄し、最終的にろ過、遠心分離等の方法により生成した反応物を分離することにより、あるいは、溶媒を蒸発除去することにより、固形状の反応物を得ることができ、得られた反応物を必要に応じ洗浄、 乾燥または加熱処理することにより、酸化チタンを得ることができる。
Next, the slurry obtained by bringing the titanium salt and alkali into contact with each other in the
上記乾燥または加熱処理の際、処理温度は、通常50〜150℃であり、乾燥雰囲気は、空気、酸素ガスのような酸化性雰囲気や、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス雰囲気や、真空雰囲気等が挙げられる。また、乾燥または加熱処理時間は、処理温度により適宜調整されるが、1時間〜24時間が好ましい。また、ルチル化率は、加熱処理温度でも制御することができる。処理温度を高温とするとルチル型、低温であるとアナターゼ型が生成しやすい。 During the drying or heat treatment, the treatment temperature is usually 50 to 150 ° C., and the drying atmosphere is an oxidizing atmosphere such as air or oxygen gas, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, A vacuum atmosphere etc. are mentioned. Moreover, although drying or heat processing time is suitably adjusted with processing temperature, 1 to 24 hours are preferable. The rutile ratio can also be controlled by the heat treatment temperature. If the treatment temperature is high, the rutile type is likely to be generated, and if the temperature is low, the anatase type is likely to be generated.
アルカリ反応法3による酸化チタンの製造方法の一例としては、例えば、反応容器にpHを3.0〜4.5に調整した水を入れておき、その中に四塩化チタン水溶液とアルカリ水溶液とを、pH3.0〜5.0、温度5℃〜60℃を維持するように1.5〜7.5時間かけて滴下、反応させたのち、得られたスラリーをデカンテーション法等によって導電率が500〜2000mS/mになるまで純水で洗浄し、これを乾燥または加熱処理することによって製造することができる。上記乾燥または加熱処理は、通常、空気、酸素ガスのような酸化性ガスの雰囲気下や、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガスの雰囲気下で、50〜450℃の温度下、1時間〜24時間処理することにより行うことができる。
As an example of the production method of titanium oxide by the
このように、本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、チタン塩をアルカリ化合物と反応させてなる酸化チタンを用いる場合、酸化チタンの作製時に、チタン塩の反応条件(pH、温度、アルカリ化合物の添加速度など)や反応物の加熱処理条件(加熱処理温度、加熱処理時間等)を適宜選択することにより、結晶形態を制御することができる。 Thus, in the present invention, when titanium oxide obtained by reacting a titanium salt with an alkali compound is used as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the reaction conditions of the titanium salt during the production of titanium oxide. The crystal form can be controlled by appropriately selecting (pH, temperature, alkali compound addition rate, etc.) and heat treatment conditions (heat treatment temperature, heat treatment time, etc.) of the reactant.
また、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、チタン塩を加水分解反応させてなる酸化チタンを用いる場合、酸化チタンは、上記チタン塩の溶液、例えば、チタンアルコキシド等の有機金属化合物や、四塩化チタン、三塩化チタン等のチタン塩化物や、硫酸チタニル、硫酸チタン等の硫酸塩をはじめとする無機塩の溶液に、水を加え、必要に応じ加温する方法を挙げることができる。例えば、チタンアルコキシド等の有機金属化合物の有機溶媒の溶液に、水を加え、チタン有機金属化合物を加水分解する方法や、四塩化チタン、三塩化チタン等のチタン塩化物や、硫酸チタニル、硫酸チタン等の硫酸塩のような無機塩の水溶液を加温または加圧することにより作製することができる。 When titanium oxide obtained by hydrolysis reaction of a titanium salt is used as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the titanium oxide is a solution of the above titanium salt, for example, an organic metal such as titanium alkoxide. Give water to compounds, inorganic chlorides such as titanium chloride such as titanium tetrachloride and titanium trichloride, and sulfates such as titanyl sulfate and titanium sulfate, and heat them as necessary. Can do. For example, a method of hydrolyzing a titanium organometallic compound by adding water to an organic solvent solution of an organometallic compound such as titanium alkoxide, titanium chloride such as titanium tetrachloride or titanium trichloride, titanyl sulfate or titanium sulfate It can be produced by heating or pressurizing an aqueous solution of an inorganic salt such as sulfate.
このように、本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、チタン塩を加水分解反応させてなる酸化チタンを用いる場合、酸化チタンの作製時に、チタン塩の加水分解条件(pH、加水分解速度、加水分解温度など)、スラリーからの固形物の分離、あるいは、固形物を得るために必要に応じて実施する洗浄、乾燥などの処理条件、反応物の加熱処理条件(加熱処理温度、加熱処理時間等)を適宜選択することにより、所望の酸化チタンを得ることができる。 Thus, in the present invention, when using titanium oxide obtained by hydrolyzing a titanium salt as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the conditions for hydrolysis of the titanium salt during the production of titanium oxide are used. (PH, hydrolysis rate, hydrolysis temperature, etc.), separation of solids from slurry, or processing conditions such as washing and drying performed as necessary to obtain solids, heat treatment conditions for reactants ( A desired titanium oxide can be obtained by appropriately selecting a heat treatment temperature, a heat treatment time, and the like.
また、上記(2)塩化チタンガスを、気相中で酸化または加水分解する方法で酸化チタンを作製する場合、具体的には、
(気相法1)四塩化チタンガスと、酸素ガスとを接触させ反応させる方法、
(気相法2)四塩化チタンガスと、酸素ガス及び水素ガスとを接触させ反応させる方法、
(気相法3)四塩化チタンガスと、水蒸気とを接触させ反応させる方法、あるいは、
(気相法4)四塩化チタンガスと、水素ガス、酸素ガス及び水蒸気とを接触させ反応させて、四塩化チタンを気相状態で加水分解又は酸化させる方法
を挙げることができる。
In addition, when producing titanium oxide by a method of oxidizing or hydrolyzing the above (2) titanium chloride gas in a gas phase, specifically,
(Gas Phase Method 1) A method in which titanium tetrachloride gas and oxygen gas are brought into contact with each other and reacted.
(Gas phase method 2) A method of bringing titanium tetrachloride gas into contact with oxygen gas and hydrogen gas and reacting them,
(Gas phase method 3) A method in which titanium tetrachloride gas and water vapor are brought into contact with each other and reacted, or
(Gas Phase Method 4) A method in which titanium tetrachloride gas is brought into contact with hydrogen gas, oxygen gas and water vapor and reacted to hydrolyze or oxidize titanium tetrachloride in a gas phase state.
上記気相法1〜気相法4の酸化チタンの製造方法では、四塩化チタンガスを反応部に供給し、該反応部で、酸素ガスと接触させるか、酸素ガスおよび水素ガスと接触させるか、水蒸気と接触させるか、または水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気と接触させるが、上記反応部への四塩化チタンガスの供給量に対し、酸素および水蒸気の総供給量を、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上とすることが望ましい。
特に、水蒸気の供給量が、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上であると、酸化チタンの生成反応が均一に行われるため、生成する酸化チタンの結晶制御がし易くなり、高比表面積でルチル化率(ルチル含有率)の高いルチル型の酸化チタン粉末や、高比表面積でアナターゼ型の酸化チタン粉末を得易くなる。ここで、四塩化チタンを全て酸化する化学当量とは、四塩化チタンを酸素または水蒸気で反応させる場合の酸素または水蒸気の化学当量を意味し、酸素の場合、四塩化チタン(TiCl4)ガス1モルに対して酸素(O2)ガスが1モル、水蒸気の場合、四塩化チタンガス1モルに対して水蒸気(H2O)が2モルである。
In the titanium oxide production method of the
In particular, when the supply amount of water vapor is equal to or higher than the chemical equivalent of oxidizing all titanium tetrachloride, the titanium oxide production reaction is uniformly performed, so that it is easy to control the crystal of the produced titanium oxide, and the high specific surface area. It becomes easy to obtain a rutile type titanium oxide powder having a high rutile ratio (rutile content) and an anatase type titanium oxide powder having a high specific surface area. Here, the chemical equivalent that oxidizes all titanium tetrachloride means the chemical equivalent of oxygen or water vapor when titanium tetrachloride is reacted with oxygen or water vapor. In the case of oxygen, titanium tetrachloride (TiCl 4 )
また、各供給ガスの予熱温度及び反応温度を制御することによって、生成する酸化チタンのルチル化率(ルチル含有率)を制御することができる。ルチル化率10%以下のようにルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度は500〜800℃で、反応温度は550〜800℃である。一方、ルチル化率90%以上のようにルチル化率の高いルチル型酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度は800〜900℃で、反応温度は850〜900℃である。 Moreover, the rutile-ization rate (rutile content rate) of the titanium oxide to produce | generate can be controlled by controlling the preheating temperature and reaction temperature of each supply gas. When producing an anatase-type titanium oxide powder having a low rutile ratio such as a rutile ratio of 10% or less, the preheating temperature is 500 to 800 ° C and the reaction temperature is 550 to 800 ° C. On the other hand, when producing a rutile type titanium oxide powder having a high rutile ratio such as a rutile ratio of 90% or more, the preheating temperature is 800 to 900 ° C and the reaction temperature is 850 to 900 ° C.
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物がブルッカイト型酸化チタンである場合、ブルッカイト型酸化チタンを含む酸化チタン化合物の製造方法は、例えば特開平11−43327号公報に記載されている。例えば、四塩化チタン、チタンアルコキシド化合物等のチタン化合物を加水分解し、アルコールを少量含む水分散酸化チタンゾルを得、これにHCl等を加え、塩素イオン濃度を50〜10,000ppmの範囲とすることも可能である。上記チタン化合物としては加水分解により塩化水素が生成する四塩化チタンを用いることが好ましい。また、四塩化チタンを加水分解する際、加水分解において生成する塩化水素は反応槽からの逸出を防止しながら行うことが好ましい。 In the present invention, when the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is brookite-type titanium oxide, a method for producing a titanium oxide compound containing brookite-type titanium oxide is described in, for example, JP-A-11-43327. Has been. For example, hydrolyzing titanium compounds such as titanium tetrachloride and titanium alkoxide compounds to obtain a water-dispersed titanium oxide sol containing a small amount of alcohol, and adding HCl or the like to make the chlorine ion concentration in the range of 50 to 10,000 ppm. Is also possible. As the titanium compound, it is preferable to use titanium tetrachloride which generates hydrogen chloride by hydrolysis. Moreover, when hydrolyzing titanium tetrachloride, it is preferable to carry out hydrogen chloride produced in the hydrolysis while preventing escape from the reaction vessel.
(硫黄原子導入酸化チタン)
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物は、硫黄原子導入酸化チタンであってもよく、硫黄原子導入酸化チタンとしては、酸化チタンのチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されてなるものが好ましい。
(Sulfur atom-introduced titanium oxide)
In the present invention, the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound may be a sulfur atom-introduced titanium oxide, and the sulfur atom-introduced titanium oxide has a sulfur atom in a part of the titanium site of titanium oxide. What is introduced is preferable.
硫黄原子導入酸化チタンは、種々の方法により作製することができ、具体的には、
(硫黄原子導入酸化チタンの製法1)酸化チタンと硫黄化合物との混合物を焼成する方法、
(硫黄原子導入酸化チタンの製法2)チタンアルコキシドなどのチタン塩とチオ尿素類などの硫黄化合物とを混合焼成する方法(例えば、特開2004−143032公報に記載の方法)、
(硫黄原子導入酸化チタンの製法3)硫酸チタンアンモニウムを焼成する方法、
(硫黄原子導入酸化チタンの製法4)チオ尿素類などの硫黄化合物を含むチタン塩水溶液を、中和または加水分解し、次いで、得られた中和物または加水分解物を焼成する方法、
などを挙げることができる。
Sulfur atom-introduced titanium oxide can be produced by various methods. Specifically,
(
(
(
(
And so on.
上記硫黄原子導入酸化チタンの製法1〜硫黄原子導入酸化チタンの製法4のうち、硫黄原子導入酸化チタンの製法1について詳述する。
上記硫黄原子導入酸化チタンの製法1においては、先ず、酸化チタンと硫黄化合物との混合物を作製する。
酸化チタンとしては、上述した種々の酸化チタンを挙げることができ、上記チタン塩とアルカリ化合物との中和反応により得られる酸化チタンや、チタン塩の加水分解により得られる酸化チタンが好ましく、比表面積が100〜450m2/gで、X線回折分析によるアナターゼの(101)面の回折ピークの半値幅が2θ=1.0°以上、好ましくは1.5°以上であり、結晶構造がアナターゼ型である酸化チタン、または水酸化チタンが好ましい。
Among the above-mentioned sulfur atom-introduced titanium
In the
Examples of the titanium oxide include the various titanium oxides described above. Titanium oxide obtained by neutralization reaction of the titanium salt with an alkali compound or titanium oxide obtained by hydrolysis of the titanium salt is preferable. Is 100 to 450 m 2 / g, the half-width of the diffraction peak of the (101) plane of anatase by X-ray diffraction analysis is 2θ = 1.0 ° or more, preferably 1.5 ° or more, and the crystal structure is anatase type Titanium oxide or titanium hydroxide is preferred.
酸化チタンと混合する硫黄化合物としては、有機硫黄化合物が好ましく、特にチオ尿素類が好ましい。
例えば、1‐アセチル−2−チオ尿素(CH3CONHCSNH2)、アミジノチオ尿素(C2H6N4S)、チオ尿素(H2NCSNH2)、1−(1−ナフチル)−2−チオ尿素(C11H10N2S)、フェニルエチルチオ尿素(C9H12N2S)、マロニルチオ尿素(C4H4N2O2S)、N−メチルチオ尿素(C2H6N2S)、二酸化チオ尿素(H2NC(NH)SO2H)などを用いることができる。
As the sulfur compound to be mixed with titanium oxide, an organic sulfur compound is preferable, and thioureas are particularly preferable.
For example, 1-acetyl-2-thiourea (CH 3 CONHCSNH 2 ), amidinothiourea (C 2 H 6 N 4 S), thiourea (H 2 NCSNH 2 ), 1- (1-naphthyl) -2-thiourea (C 11 H 10 N 2 S ), phenyl ethyl thiourea (C 9 H 12 N 2 S ), Maroniruchio urea (C 4 H 4 N 2 O 2 S), N- methylthiourea (C 2 H 6 N 2 S ), Thiourea dioxide (H 2 NC (NH) SO 2 H), and the like can be used.
硫黄原子を酸化チタンのチタンサイトへ導入してなる硫黄原子導入酸化チタンを作製するためには、酸化チタンと反応させる硫黄化合物として、熱により分解しその分解過程でSO2ガスやSO3ガスを生じ得る、分子中に硫黄原子を有する硫黄化合物が好ましく、常温で固体または液体である硫黄化合物がより好ましく、これらの硫黄化合物として、例えば、含硫黄有機化合物、含硫黄無機化合物、金属硫化物、硫黄などを挙げることができ、具体的には、チオ尿素、チオ尿素の誘導体、硫酸塩などを挙げることができる。これらのうち、特に、環状、非環状のチオ尿素類、中でもチオ尿素が、400〜500℃で完全に分解し、得られる酸化チタン化合物中に残存しないため好ましい。 In order to produce sulfur atom-introduced titanium oxide by introducing sulfur atoms into the titanium site of titanium oxide, as a sulfur compound to be reacted with titanium oxide, it is decomposed by heat and SO 2 gas or SO 3 gas is decomposed in the decomposition process. Sulfur compounds having sulfur atoms in the molecule that can be generated are preferable, sulfur compounds that are solid or liquid at room temperature are more preferable, and as these sulfur compounds, for example, sulfur-containing organic compounds, sulfur-containing inorganic compounds, metal sulfides, Sulfur and the like can be mentioned, and specifically, thiourea, thiourea derivatives, sulfate and the like can be mentioned. Of these, cyclic and acyclic thioureas, particularly thiourea, are particularly preferable because they completely decompose at 400 to 500 ° C. and do not remain in the resulting titanium oxide compound.
酸化チタンと硫黄化合物とを混合する方法としては、特に制限されず、例えば、
(硫黄化合物の混合法1)酸化チタン粉末に対して、硫黄化合物粉末を撹拌混合法などによって乾式で混合する方法、
(硫黄化合物の混合法2)硫黄化合物粉末が溶解した液中に酸化チタンを分散させた後、溶媒除去する方法、
(硫黄化合物の混合法3)酸化チタンを水に分散させたスラリーに、硫黄化合物粉末が溶解した水溶液を添加撹拌し、これをデカンテーション法などによって水で洗浄した後溶媒除去を行う方法、
(硫黄化合物の混合法4)酸化チタンの流動層中に、硫黄化合物粉末が溶解したスラリーを噴霧した後、乾燥する方法、
(硫黄化合物の混合法5)酸化チタンの流動層に、硫黄化合物粉末を気相蒸着法により担持する方法、
などを挙げることができる。
これらの混合方法のうち、酸化チタンと硫黄化合物とを乾式で混合する硫黄化合物の混合法1が、操作性の点から好ましい。
The method for mixing titanium oxide and sulfur compound is not particularly limited, for example,
(Sulfur Compound Mixing Method 1) A method of mixing the sulfur compound powder in a dry manner by a stirring mixing method or the like with respect to the titanium oxide powder,
(Sulfur Compound Mixing Method 2) A method of removing the solvent after dispersing titanium oxide in a solution in which the sulfur compound powder is dissolved,
(Sulfur Compound Mixing Method 3) A method in which an aqueous solution in which a sulfur compound powder is dissolved is added to and stirred in a slurry in which titanium oxide is dispersed in water.
(Sulfur Compound Mixing Method 4) A method in which a slurry in which a sulfur compound powder is dissolved is sprayed in a fluidized layer of titanium oxide and then dried.
(Sulfur Compound Mixing Method 5) A method of supporting a sulfur compound powder on a fluidized layer of titanium oxide by a vapor deposition method,
And so on.
Among these mixing methods, the sulfur
硫黄化合物の混合量は、酸化チタンに含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、硫黄原子換算量で0.5〜120質量部であることが好ましく、2〜80質量部であることがより好ましく、3〜50質量部であることがさらに好ましい。 The mixing amount of the sulfur compound is preferably 0.5 to 120 parts by mass in terms of sulfur atom, based on 100 parts by mass of the total titanium atoms contained in the titanium oxide, and 2 to 80 parts by mass. More preferably, it is more preferably 3 to 50 parts by mass.
硫黄化合物の混合量が、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、硫黄原子換算量で0.5〜120質量部であることにより、可視光領域での光触媒活性が良好な硫黄原子導入酸化チタンを供し易くなる。特に、硫黄化合物の混合量を上記範囲とすることにより、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、酸化チタンのチタンサイトの一部が、0.005〜0.20質量部の硫黄原子で置換されてなる、可視光領域での光触媒活性が良好な硫黄原子導入酸化チタンを得やすくなり、さらに後述するように可視光領域での光触媒活性が良好な鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタンの原料として供することができる。 When the mixing amount of the sulfur compound is 100 parts by mass of the total titanium atoms contained in the titanium oxide, the photocatalyst in the visible light region is 0.5 to 120 parts by mass in terms of sulfur atoms. It becomes easy to provide sulfur atom-introduced titanium oxide having good activity. In particular, by setting the mixing amount of the sulfur compound in the above range, when the amount of all titanium atoms contained in the titanium oxide is 100 parts by mass, a part of the titanium site of the titanium oxide is 0.005 to 0. It is easy to obtain sulfur atom-introduced titanium oxide having a good photocatalytic activity in the visible light region, which is substituted with 20 parts by mass of a sulfur atom, and an iron compound having a good photocatalytic activity in the visible light region as described later. It can serve as a raw material for sulfur atom-introduced titanium oxide containing.
酸化チタンと硫黄化合物との混合物の焼成は、焼成用容器に、酸化チタンと硫黄化合物との混合物を投入し、蓋をした状態で行うことが好ましい。上記混合物の焼成は、完全開放だと、硫黄化合物から発生するガスの滞留が起こらないため、若干蓋をずらして隙間を開けた状態で行うことが好ましい。上記混合物が焼成され、発生する熱によって硫黄化合物が分解されると、分解過程でSO2ガスが発生し、SO2ガス中の硫黄原子が、酸化チタン中に取り込まれ、酸化チタンのチタン原子の一部と置換されると考えられる。そのため、硫黄化合物の分解により生じるSO2ガスを雰囲気に滞留させつつ、混合物を焼成することが好ましい。 Firing of the mixture of titanium oxide and sulfur compound is preferably performed in a state where the mixture of titanium oxide and sulfur compound is put into a firing container and covered. When the mixture is completely opened, the gas generated from the sulfur compound does not stagnate when it is completely opened. Therefore, it is preferable to perform the firing with the gap slightly opened. When the mixture is baked and the sulfur compound is decomposed by the generated heat, SO 2 gas is generated in the decomposition process, sulfur atoms in the SO 2 gas are taken into titanium oxide, and the titanium atoms of titanium oxide It is considered to be replaced with a part. Therefore, it is preferable to fire the mixture while retaining the SO 2 gas generated by the decomposition of the sulfur compound in the atmosphere.
上記焼成は、空気等の酸素含有ガスの存在下で行うことが好ましい。上記酸素含有ガスの供給流量を適宜調節することによって、硫黄化合物の完全分解を促すとともに、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、酸化チタンのチタンサイトの一部が、0.005〜0.20質量部の硫黄原子で置換されてなる酸化チタンを得ることができる。 The firing is preferably performed in the presence of an oxygen-containing gas such as air. When the supply flow rate of the oxygen-containing gas is appropriately adjusted, complete decomposition of the sulfur compound is promoted, and when the amount of all titanium atoms contained in the titanium oxide is 100 parts by mass, Titanium oxide in which parts are substituted with 0.005 to 0.20 parts by mass of sulfur atoms can be obtained.
上記混合物の焼成温度は、300〜600℃であることが好ましく、400〜500℃であることがより好ましい。酸化チタンと硫黄化合物との混合物を焼成する際の焼成温度が300〜600℃の範囲内にあると、得られる金属酸化物含有酸化チタン化合物の可視光領域での光触媒活性が向上する。上記混合物の焼成時間は、0.5〜10時間であることが好ましく、1〜5時間であることがより好ましい。 The firing temperature of the mixture is preferably 300 to 600 ° C, and more preferably 400 to 500 ° C. When the firing temperature when firing the mixture of titanium oxide and sulfur compound is in the range of 300 to 600 ° C., the photocatalytic activity in the visible light region of the resulting metal oxide-containing titanium oxide compound is improved. The firing time of the mixture is preferably 0.5 to 10 hours, and more preferably 1 to 5 hours.
また、焼成後は、焼成物の表面に付着した成分を除去するために、水洗することが好ましい。さらに好ましくは、水酸化ナトリウム、アンモニア水などのアルカリを用いて焼成物の表面を洗浄すると洗浄効率が良く、さらに高い活性が得られる場合があるため、必要に応じて処理することが好ましい。 Moreover, after baking, in order to remove the component adhering to the surface of baking products, it is preferable to wash with water. More preferably, if the surface of the fired product is washed with an alkali such as sodium hydroxide or aqueous ammonia, the washing efficiency is good and higher activity may be obtained.
得られる硫黄原子導入酸化チタンは、酸化チタンに含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、酸化チタンのチタンサイトの一部が0.005〜0.20質量部の硫黄原子で置換されてなるものが好ましく、酸化チタンのチタンサイトの一部が0.01〜0.10質量部の硫黄原子で置換されてなるものがより好ましい。酸化チタンのチタンサイトに対する硫黄原子の導入量が上記範囲内にあることにより、硫黄原子導入酸化チタンの可視光領域における光触媒活性を高めることができ、後述する鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタンの原料として用いたときに可視光領域における光触媒活性を高めることができる。 In the obtained sulfur atom-introduced titanium oxide, when the amount of all titanium atoms contained in the titanium oxide is 100 parts by mass, a part of the titanium sites of the titanium oxide are 0.005 to 0.20 parts by mass of sulfur atoms. What is substituted is preferable, and one in which a part of the titanium site of titanium oxide is substituted with 0.01 to 0.10 parts by mass of a sulfur atom is more preferable. Since the amount of sulfur atoms introduced into the titanium sites of titanium oxide is within the above range, the photocatalytic activity of the sulfur atom-introduced titanium oxide in the visible light region can be increased, and a sulfur atom-introduced titanium oxide containing an iron compound described later. When used as a raw material, the photocatalytic activity in the visible light region can be enhanced.
酸化チタンのチタンサイトの一部が硫黄原子に置換されていることの確認は、X線光電子分光法(XPS)分析により行うことができる。酸化チタンのチタンサイトの一部が硫黄原子に置換されている場合、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが確認される。 Confirmation that a part of the titanium site of titanium oxide is substituted with a sulfur atom can be performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. When a part of the titanium site of titanium oxide is substituted with a sulfur atom, a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ is confirmed.
硫黄原子導入酸化チタンは、比表面積が50〜120m2/gであることが好ましく、60〜95m2/gであることがより好ましく、X線回折分析による硫黄原子導入酸化チタンを構成するアナターゼ型結晶の(101)面の回折ピークの半値幅が1.40°以下、好ましくは0.20〜0.90°であり、かつ結晶構造がアナターゼ型であることが好ましい。比表面積および半値幅が上記範囲内にあることにより、得られる金属酸化物含有酸化チタン化合物の可視光領域における光触媒活性を高めることができる。 Sulfur atom introduced titanium oxide preferably has a specific surface area of 50~120m 2 / g, more preferably 60~95m 2 / g, anatase constituting a sulfur atom introduced titanium oxide by X-ray diffraction analysis The half width of the diffraction peak of the (101) plane of the crystal is 1.40 ° or less, preferably 0.20 to 0.90 °, and the crystal structure is preferably anatase type. When the specific surface area and the full width at half maximum are within the above ranges, the photocatalytic activity in the visible light region of the obtained metal oxide-containing titanium oxide compound can be increased.
(窒素原子導入酸化チタン)
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物は、窒素原子導入酸化チタンであってもよい。
第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、窒素原子導入酸化チタンを用いる場合、窒素原子導入酸化チタンとしては、X線回折分析による(101)面の回折ピークの半値幅が1.40°以下であるものであれば特に制限されないが、X線回折分析による(101)面の回折ピークの半値幅が1.40°以下である、酸化チタンの酸素サイトの一部に窒素原子が導入されてなるものが好ましい。この窒素原子導入酸化チタンも種々の方法で作製することができ、具体的には、上記硫黄原子導入酸化チタンの製法1において、硫黄化合物に代えて窒素化合物を用いた、酸化チタンと窒素化合物との混合物を焼成する方法を挙げることができる。
(Nitrogen atom-introduced titanium oxide)
In the present invention, the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound may be nitrogen atom-introduced titanium oxide.
When nitrogen atom-introduced titanium oxide is used as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the half-width of the diffraction peak on the (101) plane by X-ray diffraction analysis is 1. Although it is not particularly limited as long as it is 40 ° or less, a nitrogen atom is present at a part of the oxygen site of titanium oxide in which the half-value width of the diffraction peak of (101) plane by X-ray diffraction analysis is 1.40 ° or less. What is introduced is preferable. This nitrogen atom-introduced titanium oxide can also be produced by various methods. Specifically, in the
窒素化合物と混合する酸化チタンとしては、上記硫黄化合物と混合する酸化チタンと同様のものを挙げることができる。また、酸化チタンに代えて、酸化チタンの前駆体を用いてもよく、酸化チタンの前駆体としては、例えば、硫酸チタニル、硫酸チタン、塩化チタン、有機チタン化合物等を挙げることができる。 Examples of the titanium oxide mixed with the nitrogen compound include the same titanium oxide mixed with the sulfur compound. Further, instead of titanium oxide, a precursor of titanium oxide may be used. Examples of the precursor of titanium oxide include titanyl sulfate, titanium sulfate, titanium chloride, and an organic titanium compound.
有機チタン化合物としては、チタンのアルコキシドやアセチルアセトネート等を挙げることができ、例えば、テトライソプロポキシチタン、チタニウムブトキシド、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、チタンキレート、チタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンテトラアセチルアセトナート、チタンエチルアセトアセテート、チタンアシレート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネートテトラ−i−プロポキシチタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセテート)チタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトン)チタニウム等が挙げられる。 Examples of the organic titanium compound include titanium alkoxide, acetylacetonate, and the like, such as tetraisopropoxy titanium, titanium butoxide, tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, butyl titanate, tetraoctyl titanate, titanium chelate, titanium Acetylacetonate, titanium octylene glycolate, titanium tetraacetylacetonate, titanium ethyl acetoacetate, titanium acylate, polyhydroxy titanium stearate, titanium lactate, titanium triethanolamate tetra-i-propoxytitanium, di-i- Propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-i-propoxy bis (acetylacetate) titanium, di-i-propoxy Scan (acetylacetone) titanium, and the like.
酸化チタンと混合する窒素化合物としては、尿素、二酸化尿素、二酸化チオ尿素、メラミン、グアニジン、シアヌル酸、ビウレット、ウラシル等を挙げることができる。
酸化チタンと窒素化合物とを混合する方法としては、特に制限されず、例えば、硫黄化合物に代えて窒素化合物を用いる点を除けば上記硫黄化合物の混合法1〜5と同様の方法を採用することができ、酸化チタンと窒素化合物とを乾式で混合する方法が、操作性の点から好ましい。
Examples of nitrogen compounds to be mixed with titanium oxide include urea, urea dioxide, thiourea dioxide, melamine, guanidine, cyanuric acid, biuret, uracil and the like.
The method for mixing the titanium oxide and the nitrogen compound is not particularly limited. For example, a method similar to the above-described sulfur
窒素化合物の混合量は、酸化チタンに含まれる全チタン原子の量を100質量部とした場合に、窒素原子換算量で0.5〜120質量部であることが好ましく、1〜100質量部であることがより好ましい。 The mixing amount of the nitrogen compound is preferably 0.5 to 120 parts by mass in terms of nitrogen atom when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass, and 1 to 100 parts by mass. More preferably.
酸化チタンと窒素化合物との混合物を焼成する方法としては、硫黄化合物に代えて窒素化合物を用いることを除けば上記酸化チタンと硫黄化合物との混合物を焼成する方法と同様の方法を挙げることができ、その焼成温度は、200〜500℃であることが好ましい。上記焼成温度が200〜500℃の範囲内にあると、可視光領域での光触媒活性を向上させた窒素原子導入酸化チタンを得やすくなり、また、後述する鉄化合物を担持したときにさらに可視光領域での光触媒活性を向上させることができる。上記混合物の焼成時間は、0.5〜10時間であることが好ましい。 As a method for firing a mixture of titanium oxide and a nitrogen compound, a method similar to the method for firing the above mixture of titanium oxide and a sulfur compound can be used except that a nitrogen compound is used instead of the sulfur compound. The firing temperature is preferably 200 to 500 ° C. When the firing temperature is in the range of 200 to 500 ° C., it becomes easy to obtain nitrogen atom-introduced titanium oxide having improved photocatalytic activity in the visible light region, and more visible light is supported when an iron compound described later is supported. The photocatalytic activity in the region can be improved. The firing time of the mixture is preferably 0.5 to 10 hours.
また、加熱処理後、硫酸、塩酸、硝酸など酸や水酸化ナトリウム、アンモニア水などのアルカリや高温水蒸気を用いて表面の反応残留物を洗浄すると、さらに高い活性が得られる場合があるため必要に応じて処理することが好ましい。 Also, after the heat treatment, washing the reaction residue on the surface with an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, an alkali such as sodium hydroxide or aqueous ammonia, or high-temperature steam may result in higher activity, which may be necessary. It is preferable to process accordingly.
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物が窒素原子導入酸化チタンである場合、X線光電子分光法(XPS)による測定スペクトルにおいて395eV〜397eV付近にピークが確認できるものが可視光照射下において高い光触媒活性を呈し、好適である。上記窒素原子導入酸化チタンは、酸化チタンのチタン原子と窒素原子とが化学的な結合を有していると考えられ、酸化チタンの酸素原子の一部が窒素原子に置換された構造を有していると考えられる。 In the present invention, in the case where the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is nitrogen atom-introduced titanium oxide, a peak can be confirmed in the vicinity of 395 eV to 397 eV in the measurement spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It exhibits high photocatalytic activity under visible light irradiation and is suitable. The nitrogen atom-introduced titanium oxide is considered to have a chemical bond between the titanium atom of the titanium oxide and the nitrogen atom, and has a structure in which a part of the oxygen atom of the titanium oxide is substituted with the nitrogen atom. It is thought that.
(炭素原子導入酸化チタン)
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物は、炭素原子導入酸化チタンであってもよい。第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物が炭素原子導入酸化チタンである場合、炭素原子導入酸化チタンとしては、X線回折分析による(101)面の回折ピークの半値幅が1.40°以下であるものであれば特に制限されない。
(Carbon atom-introduced titanium oxide)
In the present invention, the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound may be a carbon atom-introduced titanium oxide. When the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is a carbon atom-introduced titanium oxide, the carbon atom-introduced titanium oxide has a half-value width of the diffraction peak of the (101) plane by X-ray diffraction analysis of 1.40. There is no particular limitation as long as it is less than or equal to °.
上記炭素原子導入酸化チタンは、例えば炭化チタンを酸化雰囲気中で加熱処理することにより得ることができる。この場合、加熱処理温度は、300℃〜700℃が好ましく、450℃〜600℃がより好ましい。
また、上述した酸化チタンまたは酸化チタンの前駆体を反応容器に入れ、真空度を大気圧より低くした状態でメタンなど炭素含有ガスを封入し電磁波を照射することによって、炭素原子を導入した酸化チタンを作製することもできる。このとき、反応容器内の圧力としては、0.1−10Torrの範囲が好ましく、0.5−5Torrの範囲がより好ましい。また、電磁波の周波数は、例えば2.45GHzを使用すると取り扱いが比較的容易である。また反応容器内には、水素やアンモニアガスなどの還元性のガスを同時に封入すると、この割合によって製作時間が調整できる。
その他、TiC化合物と酸化チタン前駆体との混合物を100〜1000℃で加熱結晶化するによっても、炭素原子を導入した酸化チタンを得ることができる。
The carbon atom-introduced titanium oxide can be obtained, for example, by heat-treating titanium carbide in an oxidizing atmosphere. In this case, the heat treatment temperature is preferably 300 ° C to 700 ° C, more preferably 450 ° C to 600 ° C.
In addition, the above-mentioned titanium oxide or titanium oxide precursor is put in a reaction vessel, and a carbon-containing gas such as methane is sealed in a state where the degree of vacuum is lower than atmospheric pressure and irradiated with electromagnetic waves, thereby introducing titanium atoms. Can also be produced. At this time, the pressure in the reaction vessel, preferably in the range of 0.1 -10 Torr, more preferably in the range of 0.5 -5 Torr. Further, for example, when the frequency of electromagnetic waves is 2.45 GHz, handling is relatively easy. In addition, if a reducing gas such as hydrogen or ammonia gas is enclosed in the reaction vessel at the same time, the production time can be adjusted according to this ratio.
In addition, titanium oxide into which carbon atoms have been introduced can also be obtained by heating and crystallizing a mixture of a TiC compound and a titanium oxide precursor at 100 to 1000 ° C.
(リン原子導入酸化チタン)
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物は、リン原子導入酸化チタンであってもよい。第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物として、リン原子導入酸化チタンを用いる場合、リン原子導入酸化チタンとしては、X線回折分析による(101)面の回折ピークの半値幅が1.40°以下であるものであれば特に制限されない。このリン原子導入酸化チタンは、例えば、リン化合物ガスを含む雰囲気下、上述した酸化チタンあるいは酸化チタンの前駆体を熱処理する方法、TiP化合物と上述した酸化チタンの前駆体との混合物を100〜1000℃で加熱結晶化する方法、リンを含む酸化チタン前駆体を中和、加水分解または熱分解する方法により作製することができる。
(Phosphorus atom-introduced titanium oxide)
In the present invention, the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound may be phosphorus atom-introduced titanium oxide. When phosphorus atom-introduced titanium oxide is used as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the half-width of the diffraction peak of the (101) plane by X-ray diffraction analysis is 1. If it is 40 degrees or less, it will not restrict | limit in particular. This phosphorus atom-introduced titanium oxide is, for example, a method of heat-treating the above-described titanium oxide or a titanium oxide precursor in an atmosphere containing a phosphorus compound gas, or a mixture of a TiP compound and the above-described titanium oxide precursor in a range of 100 to 1000. It can be produced by a method of heat crystallization at 0 ° C. or a method of neutralizing, hydrolyzing or thermally decomposing a titanium oxide precursor containing phosphorus.
(鉄化合物等を含有する酸化チタン)
本発明において、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物としては、上記酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタン、リン原子導入酸化チタンにおいて、さらに、Fe2O3やFe3O4等の鉄化合物や、WO3、V2O5、Bi2O3、Nb2O3、ZnO、ZrO2、PtO2、PdO、In2O3、PbO、FeTiO3、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3、KTaO3、SnO2、MnO2、Cr2O3、Co3O4、Y2O3、Mo2O3等の金属化合物や、Cr、V、Cu、 Fe、Mg、Ag、Pd、Ni、MnおよびPtからなる群から選択される1種以上の金属のイオンを含有するものでもよく、これ等の酸化チタン化合物のうち、鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタンまたは鉄化合物を含有する窒素原子導入酸化チタンであることが好ましい。第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物が、上記鉄化合物、金属化合物、金属イオンから選択される一種以上を含有することにより、酸化チタンの光触媒活性を向上させることができる。
(Titanium oxide containing iron compounds)
In the present invention, as the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound, the above titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, carbon atom-introduced titanium oxide, phosphorus atom-introduced titanium oxide, , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and other iron compounds, WO 3 , V 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Nb 2 O 3 , ZnO, ZrO 2 , PtO 2 , PdO, In 2 O 3 , PbO , FeTiO 3 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , CaTiO 3 , KTaO 3 , SnO 2 , MnO 2 , Cr 2 O 3 , Co 3 O 4 , Y 2 O 3 , Mo 2 O 3 and other metal compounds, Cr, V , Cu, Fe, Mg, Ag, Pd, Ni, Mn and Pt may contain one or more metal ions selected from the group consisting of these, Among the titanium oxide compounds, sulfur atom-introduced titanium oxide containing an iron compound or nitrogen atom-introduced titanium oxide containing an iron compound is preferable. When the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound contains one or more selected from the above iron compounds, metal compounds, and metal ions, the photocatalytic activity of titanium oxide can be improved.
酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタン、リン原子導入酸化チタンが、上記鉄化合物等の金属化合物や金属イオンを含有する態様は特に制限されないが、上記酸化チタン等の表面に上記鉄化合物等の金属化合物や金属イオンが担持されてなるものであることが好ましい。 The aspect in which the titanium oxide, the sulfur atom-introduced titanium oxide, the nitrogen atom-introduced titanium oxide, the carbon atom-introduced titanium oxide, the phosphorus atom-introduced titanium oxide contains a metal compound such as the above iron compound or a metal ion is not particularly limited, but the above oxidation It is preferable that a metal compound such as the iron compound or a metal ion is supported on the surface of titanium or the like.
第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物が、上記鉄化合物等の金属化合物や金属イオンを含有するものである場合、これ等の酸化チタン化合物を製造する方法は特に制限されず、例えば、
(金属化合物または金属イオンの導入方法1)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンと金属化合物とを水性媒体中で混合してスラリー化し、得られたスラリーにアルカリを添加してスラリーのpHを調整する方法、
(金属化合物または金属イオンの導入方法2)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンと金属化合物とを水性媒体中で混合してスラリー化し、得られたスラリーに水素化ホウ素ナトリウムを添加する方法、
(金属化合物または金属イオンの導入方法3)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンを液中に分散させた後、金属化合物が溶解した液を添加し、溶媒除去し、酸化雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気にて乾燥する方法、
(金属化合物または金属イオンの導入方法4)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンの流動層中に金属化合物を溶解した液を噴霧し、乾燥する方法、
(金属化合物または金属イオンの導入方法5)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンの流動層に、金属または金属酸化物を気相蒸着法により担持する方法、
(金属化合物または金属イオンの導入方法6)酸化チタン、硫黄原子導入酸化チタン、窒素原子導入酸化チタン、炭素原子導入酸化チタンまたはリン原子導入酸化チタンを作製した後、硫黄化合物または窒素化合物等とを混合する際に、同時に金属化合物を混合し、焼成する方法
等を挙げることができる。
When the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound contains a metal compound such as the above iron compound or a metal ion, the method for producing these titanium oxide compounds is not particularly limited. ,
(Metal compound or metal ion introduction method 1) Titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, carbon atom-introduced titanium oxide or phosphorus atom-introduced titanium oxide and metal compound are mixed in an aqueous medium and slurry And adjusting the pH of the slurry by adding alkali to the resulting slurry,
(
(Metal compound or metal ion introduction method 3) After dispersing titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, carbon atom-introduced titanium oxide or phosphorus atom-introduced titanium oxide in the liquid, the metal compound is dissolved. Adding the solution, removing the solvent, and drying in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, an inert atmosphere,
(
(
(Metal compound or metal ion introduction method 6) After producing titanium oxide, sulfur atom-introduced titanium oxide, nitrogen atom-introduced titanium oxide, carbon atom-introduced titanium oxide or phosphorus atom-introduced titanium oxide, sulfur compound or nitrogen compound, etc. In mixing, a method of simultaneously mixing and firing a metal compound can be exemplified.
上記「金属化合物または金属イオンの導入方法6」で用いる金属化合物としては、鉄の酸化物、鉄の水酸化物、鉄の塩化物、硫酸塩、硝酸塩等の無機塩の形態を有する鉄化合物や、有機鉄化合物等が好ましい。
具体的には、Fe2O3、Fe3O4、FeO(OH)、FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、FeI2、FeI3、クエン酸鉄、硫酸アンモニウム鉄、硫酸第二鉄アンモニウム、クエン酸アンモニウム鉄、硫化鉄、リン酸鉄、蓚酸アンモニウム鉄、蓚酸鉄、2−エチルヘキサン酸鉄、ナフテン酸鉄、鉄アセチルアセトネート、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄i−プロポキシド、ビス(シクロペンタジエニル)鉄、ビス(エチルシクロペンタジエニル)鉄、酢酸鉄、酒石酸鉄、フマル酸鉄などが挙げられる。これ等の鉄化合物のうち、特に硫酸鉄(II)七水和物、蓚酸鉄(II)二水和物が、潮解性が無く乾式での混合性が良好で、かつ優れた光触媒特性の向上を発現させる点において好ましい。また、硫酸鉄(II)七水和物は、食品添加物としても広く流通しているため、安全性、安定性および廉価性の面において、他の鉄化合物よりも優れていることから、工業的な有用性が高い。
Examples of the metal compound used in the above “
Specifically, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO (OH), FeCl 2 , FeCl 3 , FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , Fe (NO 3 ) 3 , FeI 2 , FeI 3 , Iron citrate, iron ammonium sulfate, ferric ammonium sulfate, ammonium iron citrate, iron sulfide, iron phosphate, ammonium iron oxalate, iron oxalate, iron 2-ethylhexanoate, iron naphthenate, iron acetylacetonate, iron methoxide Iron ethoxide, iron i-propoxide, bis (cyclopentadienyl) iron, bis (ethylcyclopentadienyl) iron, iron acetate, iron tartrate, iron fumarate and the like. Among these iron compounds, especially iron (II) sulfate heptahydrate and iron (II) oxalate dihydrate have no deliquescence, good dry mixing, and excellent photocatalytic properties. It is preferable in terms of expressing. In addition, iron (II) sulfate heptahydrate is widely distributed as a food additive, so it is superior to other iron compounds in terms of safety, stability and inexpensiveness. Highly useful.
本発明において、第一の触媒成分は、第一の酸化チタン化合物に対し、該第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で2.8〜15質量部担持してなるものであり、第二の触媒成分は、第二の酸化チタン化合物に対し、該第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で0〜1.5質量部担持してなるものである。 In the present invention, when the content of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the first titanium oxide compound, the first catalyst component is an antibacterial active metal species. 2.8 to 15 parts by mass in terms of atoms are supported, and the second catalyst component has a content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound with respect to the second titanium oxide compound. When the amount is 100 parts by mass, 0 to 1.5 parts by mass of the antibacterial active metal species is supported in terms of metal atoms.
本発明において、第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種は、同一のものであってもよいし異なっていてもよい。
本発明において、抗菌活性金属種としては、Cu2OやCuO等の銅酸化物、Cu(OH)2等の銅水酸化物、CuCl2・3Cu(OH)2等の銅塩基性塩、またはCu原子とO(酸素)原子、H(水素)原子、N(窒素)原子、S(硫黄)原子、Cl(塩素)原子から選ばれる一以上の原子からなる化合物等の銅化合物や、金属銀や、Ag2O、AgCl、AgI、硫化銀、酢酸銀、硝酸銀、硫酸銀や有機銀化合物等の銀化合物から選ばれる一種以上を挙げることができ、これ等の抗菌性活性金属種を構成する金属のイオンが担持されたものでもよい。
In the present invention, the antibacterial active metal species supported on the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound may be the same or different.
In the present invention, the antibacterial active metal species include copper oxides such as Cu 2 O and CuO, copper hydroxides such as Cu (OH) 2 , copper basic salts such as CuCl 2 .3Cu (OH) 2 , or Copper compounds such as compounds composed of one or more atoms selected from Cu atom and O (oxygen) atom, H (hydrogen) atom, N (nitrogen) atom, S (sulfur) atom, Cl (chlorine) atom, and metallic silver And at least one selected from silver compounds such as Ag 2 O, AgCl, AgI, silver sulfide, silver acetate, silver nitrate, silver sulfate and organic silver compounds, and constitutes these antibacterial active metal species Metal ions may be supported.
第一の酸化チタン化合物や第二の酸化チタン化合物に対して抗菌活性金属種を担持する方法としては、例えば、
(担持法1)第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物と抗菌活性金属種とを水性媒体中で混合してスラリー化し、得られたスラリーにアルカリを添加してスラリーのpHを調整する方法、
(担持法2)第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物と抗菌活性金属種とを水性媒体中で混合してスラリー化し、得られたスラリーに水素化ホウ素ナトリウムを添加する方法、
(担持法3)第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物を液中に分散させた後、抗菌活性金属種が溶解した液を添加し、溶媒除去し、酸化雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気にて乾燥する方法、
(担持法4)第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物の流動層中に抗菌活性金属種を溶解した液を噴霧し、乾燥する方法、
(担持法5)第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物の流動層に、抗菌活性金属種または抗菌活性金属種を構成する金属を気相蒸着法により担持する方法、
(担持法6)酸化チタンを作製した後、該酸化チタンと、硫黄化合物または窒素化合物等とを混合する際、同時に抗菌活性金属種を混合し、焼成する方法
などを挙げることができる。
上記担持法1〜担持法6のうち、担持法1が、金属化合物を安定かつ均一に担持することができるため好ましい。
As a method of supporting the antibacterial active metal species for the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound, for example,
(Support method 1) The first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound and the antibacterial active metal species are mixed in an aqueous medium to form a slurry, and alkali is added to the obtained slurry to adjust the pH of the slurry. how to,
(Supporting method 2) A method in which the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound and the antibacterial active metal species are mixed and slurried in an aqueous medium, and sodium borohydride is added to the resulting slurry.
(Supporting method 3) After the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound is dispersed in the liquid, the liquid in which the antibacterial active metal species is dissolved is added, the solvent is removed, the oxidizing atmosphere, the reducing atmosphere, A method of drying in an active atmosphere,
(Supporting method 4) A method of spraying and drying a liquid in which an antibacterial active metal species is dissolved in a fluidized bed of the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound,
(Supporting method 5) A method of supporting the antibacterial active metal species or the metal constituting the antibacterial active metal species on the fluidized bed of the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound by a vapor deposition method,
(Supporting method 6) After preparing titanium oxide, when mixing this titanium oxide and a sulfur compound or a nitrogen compound etc., the method of mixing and baking an antimicrobial active metal seed | species simultaneously can be mentioned.
Of the
以下、抗菌活性金属種が銅化合物である場合を例にとって、担持法1について詳説する。
酸化チタン化合物と銅化合物とを混合する水性媒体としては、水または水を主成分とし水溶性有機溶媒を含んでなるものを挙げることができ、水であることが好ましい。
Hereinafter, taking the case where the antibacterial active metal species is a copper compound as an example, the supporting
Examples of the aqueous medium in which the titanium oxide compound and the copper compound are mixed include water or a material containing water as a main component and a water-soluble organic solvent, and is preferably water.
酸化チタン化合物と銅化合物とを水性媒体中で混合してなるスラリーのpHは、通常、1.5〜3.5の範囲にあるが、このスラリーにアンモニア水溶液等を添加して、pHを6〜9に調整することが好ましい。
上記pH調整によって、スラリー中の銅化合物または銅イオンが、担体である第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物の表面に析出して付着する。
The pH of the slurry obtained by mixing the titanium oxide compound and the copper compound in an aqueous medium is usually in the range of 1.5 to 3.5, but an aqueous ammonia solution or the like is added to this slurry to adjust the pH to 6 It is preferable to adjust to ~ 9.
By the pH adjustment, the copper compound or copper ion in the slurry is deposited and adhered to the surface of the first titanium oxide compound or the second titanium oxide compound as the carrier.
その後、デカンテーション法などの方法によって、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで純水で洗浄した後、乾燥することによって、目的とする銅化合物が担持された酸化チタン化合物を得ることができる。 Thereafter, the slurry is washed with pure water until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less by a method such as a decantation method, and then dried to obtain a titanium oxide compound carrying the target copper compound. it can.
また、上記銅化合物に代えて銀化合物を用いる場合も同様の方法により担持すればよく、上記担持法2〜担持法5により担持することが好ましく、担持法2により担持することがより好ましい。
担持法2で、第一の酸化チタン化合物または第二の酸化チタン化合物と銀化合物とを接触させ、水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤で還元処理した場合、その後、上記担持法1と同様にして、デカンテーション法などによって洗浄し、次いで乾燥処理することが好ましい。
Further, when a silver compound is used instead of the copper compound, it may be supported by the same method, preferably supported by the
In the supporting
このようにして、第一の触媒成分または第二の触媒成分を得ることができる。 In this way, the first catalyst component or the second catalyst component can be obtained.
本発明において、第一の触媒成分は、第一の酸化チタン化合物に対し、該第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で2.8〜15質量部担持してなるものであり、3.5〜10質量部担持してなるものであることが好ましく、4.8〜10質量部担持してなるものであることがより好ましく、4.8〜7質量部担持してなるものがさらに好ましい。 In the present invention, when the content of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the first titanium oxide compound, the first catalyst component is an antibacterial active metal species. 2.8 to 15 parts by mass supported in terms of atoms, preferably 3.5 to 10 parts by mass, preferably 4.8 to 10 parts by mass. It is more preferable to support 4.8 to 7 parts by mass.
本発明において、第二の触媒成分は、第二の酸化チタン化合物に対し、該第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で0〜1.5質量部担持してなるものであり、0〜1.0質量部担持してなるものであることが好ましく、0〜0.5質量部担持してなるものであることがより好ましい。 In the present invention, when the content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the second titanium oxide compound, the second catalyst component is an antibacterial active metal species. It is carried by 0 to 1.5 parts by mass in terms of atoms, preferably 0 to 1.0 parts by mass, preferably 0 to 0.5 parts by mass. It is more preferable.
また、本発明において、第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合における、第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種の金属原子換算量(質量部)は、第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合における、第一の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種の金属原子換算量(質量部)よりも、1.3〜15質量部少ないことが好ましい。 In the present invention, when the content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the metal atom equivalent amount (mass of the antibacterial active metal species supported by the second titanium oxide compound) Part) is a metal atom equivalent amount (parts by mass) of the antibacterial active metal species supported by the first titanium oxide compound when the content of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound is 100 parts by mass. Less than 1.3 to 15 parts by mass.
本発明において、第一の触媒成分および第二の触媒成分における抗菌活性金属種の担持量が上記範囲内にあることにより、細菌やウィルスの構成物を分解する酸化チタンの光触媒作用と細菌の代謝機能を阻害する作用とが効率よく機能して、殺菌速度および有害ガスの分解速度に優れた光触媒を提供し易くなる。 In the present invention, when the supported amount of the antibacterial active metal species in the first catalyst component and the second catalyst component is within the above range, the photocatalytic action of titanium oxide that decomposes bacterial and viral constituents and bacterial metabolism The function of inhibiting the function functions efficiently, and it becomes easy to provide a photocatalyst excellent in sterilization rate and decomposition rate of harmful gas.
本発明において、光触媒を構成する第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物の合計含有量を100質量%とした場合に、第一の酸化チタン化合物の含有量は7.5〜72質量%であることが好ましく、20〜45質量%であることがより好ましく、10〜45質量%であることがさらに好ましい。
また、本発明において、光触媒を構成する第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物の合計含有量を100質量%とした場合に、第二の酸化チタン化合物の含有量が28〜92.5質量%であることが好ましく、55〜90質量%あることがより好ましく、55〜80質量%であることがさらに好ましい。
本発明において、第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物の含有割合(第一の触媒成分および第二の触媒成分の含有割合)が上記範囲内にあることにより、光触媒活性、抗菌性能に優れた光触媒を提供し易くなる。
In the present invention, when the total content of the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound constituting the photocatalyst is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 7.5 to 72% by mass. %, More preferably 20 to 45% by mass, and even more preferably 10 to 45% by mass.
In the present invention, when the total content of the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound constituting the photocatalyst is 100% by mass, the content of the second titanium oxide compound is 28 to 92. It is preferably 5% by mass, more preferably 55-90% by mass, and still more preferably 55-80% by mass.
In the present invention, when the content ratio of the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound (the content ratio of the first catalyst component and the second catalyst component) is within the above range, the photocatalytic activity and the antibacterial performance It is easy to provide an excellent photocatalyst.
本発明において、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量が10質量部以下であることが好ましく、0.5質量部〜7質量部であることがより好ましく、2質量部〜7質量部であることがさらに好ましい。
抗菌活性金属種の担持量が上記範囲内にあることにより、光触媒活性、抗菌性能に優れた光触媒を提供し易くなる。
In the present invention, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass to 7 parts by mass, and 2 parts by mass to 7 parts by mass. Further preferred.
When the supported amount of the antibacterial active metal species is within the above range, it becomes easy to provide a photocatalyst excellent in photocatalytic activity and antibacterial performance.
本発明の光触媒は、レーザー光散乱回折法粒度測定機を用いて測定したときの、平均粒子径D50(体積積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径)が500nm以下であるものが好ましく、300nm以下であるものがより好ましい。 The photocatalyst of the present invention preferably has an average particle size D50 (50% particle size in the integrated particle size distribution) of 500 nm or less as measured using a laser light scattering diffraction particle size analyzer, What is 300 nm or less is more preferable.
本発明の光触媒は、上記第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより作製することができる。
本発明の光触媒を製造する方法において、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合する手段としては、通常の攪拌羽根を有する攪拌機や、Vミキサー、コーンミキサー等の攪拌機を用いることができる。
The photocatalyst of the present invention can be produced by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
In the method for producing the photocatalyst of the present invention, as a means for mixing the first catalyst component and the second catalyst component, it is possible to use a stirrer having a normal stirring blade, a stirrer such as a V mixer or a corn mixer. it can.
また、本発明の光触媒を製造する方法においては、上記混合物をさらに解砕することが好ましい。上記解砕は、衝撃作用、せん断作用や摩砕作用を利用した解砕装置を用いて行うことが好ましい。衝撃作用、せん断作用や摩砕作用を利用した解砕装置としては、具体的には、高速回転粉砕機、ジェットミル、ビーズミル、ハンマーミル、振動ミル、流星型ボールミルや、ホモジナイザー等の乳化・分散機等からなる解砕装置を挙げることができる。 Moreover, in the method for producing the photocatalyst of the present invention, it is preferable to further crush the mixture. The crushing is preferably performed using a crushing apparatus that uses an impact action, a shearing action or a grinding action. Specifically, the crushing apparatus using impact action, shear action and grinding action is emulsification / dispersion such as high-speed rotary crusher, jet mill, bead mill, hammer mill, vibration mill, meteor type ball mill, homogenizer, etc. The crushing apparatus which consists of a machine etc. can be mentioned.
解砕装置として高速回転粉砕機を用いる場合、高速回転粉砕機は、ピン、ブレードなどを高速回転させ、衝撃又はせん断作用により、粉体の粉砕を行う装置である。高速回転粉砕機としては、例えば、ピンミルなどが挙げられる。
解砕機として高速回転粉砕機を用いる場合、ピンやブレードの回転時における周速は100〜200m/秒であることが好ましく、150〜200m/秒であることがより好ましい。また、高速回転粉砕機に対する被処理物の供給量は、200kg/h以下であることが好ましく、30〜200kg/hであることがより好ましく、30〜100kg/hであることがさらに好ましい。高速回転粉砕機に対する被処理物の供給量が200kg/hを超えると、十分な解砕処理が困難となる。また、同供給量が30kg/h未満であると、効率的な粉砕処理を行い難くなる。なお、被処理物が高速回転粉砕機内を循環するタイプの粉砕機では、解砕機内で処理される時間(粉砕時間)は1分以上であることが好ましい。
When a high-speed rotary pulverizer is used as the crushing device, the high-speed rotary pulverizer is a device that rotates a pin, a blade, or the like at high speed and pulverizes the powder by impact or shearing action. Examples of the high-speed rotary pulverizer include a pin mill.
When a high-speed rotary pulverizer is used as the crusher, the peripheral speed during rotation of the pins and blades is preferably 100 to 200 m / second, and more preferably 150 to 200 m / second. Moreover, it is preferable that the supply amount of the to-be-processed object with respect to a high-speed rotary crusher is 200 kg / h or less, It is more preferable that it is 30-200 kg / h, It is further more preferable that it is 30-100 kg / h. When the supply amount of the object to be processed to the high-speed rotary pulverizer exceeds 200 kg / h, sufficient pulverization processing becomes difficult. Further, if the supply amount is less than 30 kg / h, it becomes difficult to perform efficient pulverization. In addition, in the type of pulverizer in which the object to be processed circulates in the high-speed rotary pulverizer, the processing time (pulverization time) in the pulverizer is preferably 1 minute or more.
ジェットミルは、高圧でノズルから噴射する空気などの気体に粉体を巻き込み、粒子相互又は粒子と衝撃板との衝突により、粉体の粉砕を行う装置である。
解砕装置としてジェットミルを用いる場合、処理圧力(ノズルから噴射するガス圧力)は、0.5〜1.0MPaであることが好ましい。ジェットミルに対する被処理物の供給量は、300kg/h以下であることが好ましく、10〜300kg/hであることがより好ましく、10〜100kg/hであることがさらに好ましい。ジェットミルに対するに被処理物の供給量が300kg/hを超えると、十分な解砕処理が困難となる。また、同供給量が10kg/h未満であると、効率的な粉砕処理を行い難くなる。
A jet mill is an apparatus that pulverizes powder by pulverizing powder into a gas such as air jetted from a nozzle at high pressure, and colliding between particles or particles and an impact plate.
When using a jet mill as a crushing apparatus, it is preferable that processing pressure (gas pressure injected from a nozzle) is 0.5-1.0 MPa. The supply amount of the object to be processed to the jet mill is preferably 300 kg / h or less, more preferably 10 to 300 kg / h, and further preferably 10 to 100 kg / h. If the supply amount of the object to be processed exceeds 300 kg / h with respect to the jet mill, sufficient crushing processing becomes difficult. Further, if the supply amount is less than 10 kg / h, it becomes difficult to perform efficient pulverization.
解砕装置としてビーズミルを用いる場合、回転部の周速度は4〜10m/sであることが好ましい。 When a bead mill is used as the crushing device, the peripheral speed of the rotating part is preferably 4 to 10 m / s.
解砕装置としてホモジナイザー等の乳化・分散機等を用いる場合、回転部の回転数は3000〜10000min−1であることが好ましく、5000〜8000min−1であることがより好ましい。 When using an emulsifying-dispersing machine such as a homogenizer as crushing device, the rotational speed of the rotary portion is preferably from 3000~10000Min -1, and more preferably 5000~8000min -1.
上記解砕処理は、複数の解砕機を順次用いて行ってもよい。
上記解砕処理は、被処理物を水や有機溶媒等の溶媒に分散した状態で行ってもよいし、被処理物を乾式(粉末状)のまま行ってもよい。被処理物を溶媒に分散した状態で解砕した場合、解砕後に、適宜溶媒を分離することが好ましい。
上記解砕処理は、レーザー光散乱回折法粒度測定機を用いて測定したときの、平均粒子径D50(体積積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径)が500nm以下となるように行うことが好ましく、300nm以下となるように行うことがより好ましい。
The crushing process may be performed using a plurality of crushers sequentially.
The crushing treatment may be performed in a state where the object to be treated is dispersed in a solvent such as water or an organic solvent, or the object to be treated may be performed in a dry (powdered) form. When the material to be treated is pulverized in a state of being dispersed in a solvent, it is preferable to appropriately separate the solvent after pulverization.
The crushing treatment is performed so that the average particle diameter D50 (50% of the accumulated particle size in the volume accumulated particle size distribution) is 500 nm or less when measured using a laser light scattering diffraction particle size analyzer. Is preferable, and it is more preferable to carry out so as to be 300 nm or less.
本発明の光触媒は、抗菌活性金属種の担持量の異なる第一の触媒成分と第二の触媒成分を含んでなるものであることから、細菌やウイルスの構成物を分解する作用(酸化チタンの光触媒作用)と細菌の代謝機能を阻害する作用(主として活性金属種の抗菌作用)とが相乗効果として効率よく機能し、抗菌活性金属化合物を均一に担持させた光触媒に比較して、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して細菌をより短時間で完全殺菌することができるとともに、有害ガス分解性能(酸化チタンの光触媒作用)を大きく損なうことなく機能させ得ると考えられる。このため、本発明によれば、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して殺菌速度に優れるとともに、有害ガス分解速度に優れる光触媒を提供することができる。 The photocatalyst of the present invention comprises a first catalyst component and a second catalyst component having different loadings of antibacterial active metal species. The photocatalytic action) and the action that inhibits the metabolic function of bacteria (mainly the antibacterial action of active metal species) function efficiently as a synergistic effect, and especially visible light compared to the photocatalyst carrying the antibacterial active metal compound uniformly. Under irradiation, the antibacterial activity is improved and the bacteria can be completely sterilized in a shorter time, and the harmful gas decomposition performance (photocatalytic action of titanium oxide) can be functioned without significant loss. For this reason, according to the present invention, it is possible to provide a photocatalyst which has an improved antibacterial activity and an excellent sterilization rate and an excellent harmful gas decomposition rate, particularly under visible light irradiation.
次に、実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の例により何ら制限されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において、結晶型の特定、比表面積の測定、硫黄含有量の測定、光触媒性能試験(抗菌性能(黄色ぶどう球菌に対する抗菌力)、有害ガス分解性能(アセトアルデヒドガスの分解能力))は、以下の方法により行った。
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not restrict | limited at all by the following examples.
In the following examples and comparative examples, crystal type identification, specific surface area measurement, sulfur content measurement, photocatalytic performance test (antibacterial performance (antibacterial activity against Staphylococcus aureus), harmful gas decomposition performance (acetaldehyde gas The decomposition ability)) was performed by the following method.
<結晶型の特定方法>
下記の装置を用い、以下の条件にて、結晶型を特定した。
X線回折装置 RINT/Ultima+(株式会社リガク製)
X線管球 Cu
管電圧・管電流 40kV、20mA
スリット DS-SS:1度、RS:0.3mm
スキャンスピード 5°/min.
測定範囲 20°〜40°
モノクロメータ グラファイト
測定間隔 0.02度
計数方法 定時計数法
また、得られた酸化チタン、酸化チタン化合物または活性金属担持酸化チタン化合物において、これ等の各化合物を構成する、ルチル型結晶酸化チタンのX線回折パターンにおける最強干渉線(面指数110)のピーク面積(Ir)と、上記酸化チタン化合物を構成する、アナターゼ型酸化チタン粉末のX線回折パターンにおける最強干渉線(面指数101)のピーク面積(Id)とを求め、以下の式でルチル化率を算出し、ルチル化率が10%以下であるものをアナターゼ型とした。
ルチル化率(%)=100−100/(1+1.2×Ir/Id)
<Crystal type identification method>
Using the following apparatus, the crystal form was specified under the following conditions.
X-ray diffractometer RINT / Ultima + (Rigaku Corporation)
X-ray tube Cu
Tube voltage / tube current 40kV, 20mA
Slit DS-SS: 1 degree, RS: 0.3 mm
Monochromator Graphite Measurement interval 0.02 degree Counting method Constant clock method In addition, in the obtained titanium oxide, titanium oxide compound or active metal-supported titanium oxide compound, X of rutile type crystalline titanium oxide constituting each of these compounds The peak area (Ir) of the strongest interference line (surface index 110) in the line diffraction pattern and the peak area of the strongest interference line (surface index 101) in the X-ray diffraction pattern of the anatase-type titanium oxide powder constituting the titanium oxide compound. (Id) was calculated, the rutile ratio was calculated by the following formula, and an anatase type having a rutile ratio of 10% or less was obtained.
Rutile ratio (%) = 100-100 / (1 + 1.2 × Ir / Id)
<比表面積の測定>
BET法により測定した。前処理の脱気条件は110℃、30分とした。
<Measurement of specific surface area>
It was measured by the BET method. The degassing conditions for the pretreatment were 110 ° C. and 30 minutes.
<硫黄含有量の測定>
硫黄分の含有量は、ICP発光分光法(測定装置:エスアイアイ・ナノテクノロジ−株式会社製 SPS−3100)で測定した。
<Measurement of sulfur content>
The content of sulfur was measured by ICP emission spectroscopy (measuring device: SII Nanotechnology-SPS-3100, manufactured by SII Nanotechnology Inc.).
<平均粒径の評価>
粒度分布(平均粒径D50(体積積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径)は、粒度分布測定装置 LA-920(株式会社堀場製作所製)を用い、ヘキサメタリン酸ナトリウム0.2%水溶液に測定試料を投入し、LA-920内蔵の超音波分散装置(出力30W-レンジ5)にて、3分間分散処理した上で測定した。
<Evaluation of average particle size>
The particle size distribution (average particle size D50 (particle size of 50% in the volume cumulative particle size distribution) was measured using a particle size distribution measuring apparatus LA-920 (manufactured by Horiba, Ltd.) in a 0.2% aqueous solution of sodium hexametaphosphate. A measurement sample was put in, and the dispersion was treated for 3 minutes using an ultrasonic dispersion device (output 30 W—range 5) with built-in LA-920.
<抗菌性能(黄色ぶどう球菌に対する抗菌力)評価試験方法>
試験菌(黄色ぶどう球菌)を普通寒天培地に接種し、35℃、24時間培養した後、生理食塩水を用いて、菌数が約10,000,000個/mLとなるように作製したものを試験菌液とした。また、精製水を用いて、各光触媒の濃度が10mg/mLになるように作製したものを試験試料液とした。
上記試験試料液10mLをL字試験管にそれぞれ入れた後、上記試験菌液1mLを接種し、25℃で光照射下および暗所で振とう培養し、所定の培養時間の生菌数を、希釈培養法を用いて測定した。なお、光照射は、蛍光灯に紫外線カットフィルター(富士フイルム(株)製「UVガード」)を装着して410nm以下の波長光をカットした完全可視光下の照度1800Lxで行った。
光照射時間として1.5時間、3時間、4時間、5時間、7時間、9時間、11時間について行い、各時間の生菌数を評価し、生菌数の検出限界として10(cfu/mL)以下になった時点を、完全殺菌(完了)時間とした。なお、試験試料液10mLに試験菌液1mLを接種したときの初期生菌数は、220000(cfu/mL)であった。
<Antibacterial performance (antibacterial activity against Staphylococcus aureus) evaluation test method>
Inoculated test bacteria (Staphylococcus aureus) on normal agar medium, cultured at 35 ° C for 24 hours, and then prepared using physiological saline so that the number of bacteria was about 10,000,000 cells / mL Was used as a test bacterial solution. Moreover, what was produced so that the density | concentration of each photocatalyst might be 10 mg / mL using purified water was made into the test sample liquid.
After putting 10 mL of the above test sample solution into each L-shaped test tube, inoculate 1 mL of the above test bacterial solution, culturing with shaking at 25 ° C. under light irradiation and in the dark, and determining the number of viable bacteria for a predetermined culture time. Measurement was performed using a dilution culture method. The light irradiation was performed at an illuminance of 1800 Lx under completely visible light in which a UV light filter (“UV guard” manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) manufactured by FUJIFILM Corporation was attached to a fluorescent lamp and light having a wavelength of 410 nm or less was cut.
The irradiation time is 1.5 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 7 hours, 9 hours, and 11 hours, and the number of viable bacteria at each time is evaluated, and the detection limit of the number of viable bacteria is 10 (cfu / mL) or less was defined as the complete sterilization (completion) time. The initial viable cell count when 2 mL of the test bacterial solution was inoculated into 10 mL of the test sample solution was 220,000 (cfu / mL).
<有害ガス分解性能(アセトアルデヒドガスの分解能力)評価試験方法>
各測定試料0.10gを直径100mmのシャ−レ内に入れて分散し、これを容量約0.5Lのテドラ−バッグに入れたのち、紫外線ライトを85時間照射して、粉末表面の初期付着有機物を分解した。このテドラ−バッグ内のガスを排気した後、アセトアルデヒドガス濃度25ppmのガス0.3Lをテドラ−バッグに封入した。これを暗所に5時間静置し、粉末に対するガスの暗所吸着をさせたのち、テドラ−バッグ内のアセトアルデヒド濃度と二酸化炭素濃度を測定し、初期濃度とした。その後テドラ−バッグの外側から蛍光灯の照射を開始し、アセトアルデヒド濃度と二酸化炭素濃度を20分毎に測定した。
蛍光灯の照射条件として、光源は18W蛍光管(パナソニック電工株式会社製、FL20SS・ENW/18X)に紫外線カットフィルタ−(富士フイルム株式会社製「UVガード」)を装着したものを用い、波長410nm以下の紫外光を含む光線をカットした。また、シャ−レ上面における照度が6000Lxになるように蛍光管からの距離を調節した。また、アセトアルデヒドガス濃度および二酸化炭素ガス濃度の測定は、ガスモニタ装置(INNOVA社製、光音響ガスモニタ)を使用して行った。
25ppmのアセトアルデヒドを完全に分解すると、これの2倍の50ppmの二酸化炭素を発生し、それ以上の二酸化炭素は発生しなくなる。よって、測定される二酸化炭素の濃度を初期濃度から差し引いた値が、50ppmに達して安定したときまでの光照射時間を、アセトアルデヒド完全分解時間として、評価した。
<Toxic gas decomposition performance (decomposition ability of acetaldehyde gas) evaluation test method>
0.10 g of each measurement sample is placed in a dish with a diameter of 100 mm and dispersed in a tedra bag with a capacity of about 0.5 L, and then irradiated with ultraviolet light for 85 hours to initially adhere to the powder surface. The organic matter was decomposed. After exhausting the gas in the tedlar bag, 0.3 L of acetaldehyde gas concentration of 25 ppm was sealed in the tedlar bag. This was allowed to stand in a dark place for 5 hours, and after the gas was adsorbed to the powder in the dark place, the acetaldehyde concentration and carbon dioxide concentration in the Tedra bag were measured to obtain the initial concentration. Thereafter, irradiation with a fluorescent lamp was started from the outside of the Tedra bag, and the acetaldehyde concentration and the carbon dioxide concentration were measured every 20 minutes.
As a condition for irradiating the fluorescent lamp, the light source is an 18W fluorescent tube (manufactured by Panasonic Electric Works Co., Ltd., FL20SS / ENW / 18X) equipped with an ultraviolet cut filter (“UV guard” manufactured by Fuji Film Co., Ltd.), and has a wavelength of 410 nm. The following rays containing ultraviolet light were cut. Further, the distance from the fluorescent tube was adjusted so that the illuminance on the upper surface of the dish was 6000 Lx. The acetaldehyde gas concentration and the carbon dioxide gas concentration were measured using a gas monitor device (manufactured by INNOVA, photoacoustic gas monitor).
When 25 ppm of acetaldehyde is completely decomposed, 50 ppm of carbon dioxide that is twice this amount is generated, and no more carbon dioxide is generated. Therefore, the light irradiation time until the value obtained by subtracting the measured concentration of carbon dioxide from the initial concentration reached 50 ppm and stabilized was evaluated as the complete acetaldehyde decomposition time.
(実施例1)
(1)酸化チタンの調製
以下の方法により、酸化チタン粉末を製造した。
攪拌機を備えた貯槽中に、出発液として、四塩化チタン水溶液(チタン濃度:5.7質量%)を用いて、pH3.8±0.5に調整した容量19L、液温10℃の酸性水溶液を用意した。
上記貯槽中に、撹拌機により撹拌しながら、四塩化チタン水溶液(チタン濃度:5.75質量%)とアンモニア水溶液(アンモニア濃度:5.75質量%)とを、それぞれ、添加流量が約89g/分および約81g/分となるように連続して5時間をかけて添加、反応させることにより、酸化チタン含有スラリーを生成した。このとき、四塩化チタン水溶液およびアンモニア水溶液を添加した反応液の温度が 5〜25℃を維持するようにした。また5時間の添加中は、反応液のpHが3.8±0.5の範囲になるように、各液の流量を適宜調節した。
添加終了後、1時間撹拌を続けたのち、アンモニア濃度5.8%のアンモニア水溶液を添加して、スラリーのpHが5になるように調整した。このスラリーを静置して固形分を沈降させ上澄みを抜き取ったのち、再び10〜30℃の純水を加えて撹拌するというデカンテーションによる洗浄操作を、上澄みの導電率が500〜2000mS/mになるまで繰り返した。上記洗浄後のスラリーをろ過して得たケーキをチタン製バットに入れ、乾燥機にて110℃で24時間乾燥したのち、これを解砕して酸化チタン粉末を得た。
得られた粉末の塩素濃度は0.45質量%、比表面積は355m2/g、X線回折の結果、アナターゼ型酸化チタンの(101)のピークの半値幅2θが2.1°であり、ルチル化率は0%であった。
Example 1
(1) Preparation of titanium oxide Titanium oxide powder was manufactured by the following method.
In a storage tank equipped with a stirrer, a titanium tetrachloride aqueous solution (titanium concentration: 5.7% by mass) was used as a starting solution, and a volume of 19 L adjusted to pH 3.8 ± 0.5, an acidic aqueous solution having a liquid temperature of 10 ° C. Prepared.
While stirring with a stirrer, an aqueous solution of titanium tetrachloride (titanium concentration: 5.75% by mass) and an aqueous ammonia solution (ammonia concentration: 5.75% by mass) were respectively added to the storage tank at a flow rate of about 89 g / The titanium oxide-containing slurry was produced by continuously adding and reacting for 5 minutes at a rate of about 81 g / min. At this time, the temperature of the reaction solution to which the titanium tetrachloride aqueous solution and the ammonia aqueous solution were added was maintained at 5 to 25 ° C. During the addition for 5 hours, the flow rate of each solution was appropriately adjusted so that the pH of the reaction solution was in the range of 3.8 ± 0.5.
After completion of the addition, stirring was continued for 1 hour, and then an aqueous ammonia solution having an ammonia concentration of 5.8% was added to adjust the pH of the slurry to 5. The slurry is allowed to settle, the solid content is settled and the supernatant is extracted, and then the washing operation by decantation in which pure water at 10 to 30 ° C. is added and stirred again is performed so that the conductivity of the supernatant is 500 to 2000 mS / m. Repeat until. The cake obtained by filtering the washed slurry was placed in a titanium vat, dried at 110 ° C. for 24 hours with a dryer, and then crushed to obtain titanium oxide powder.
The obtained powder has a chlorine concentration of 0.45 mass%, a specific surface area of 355 m 2 / g, and, as a result of X-ray diffraction, the half-value width 2θ of the peak of (101) of anatase-type titanium oxide is 2.1 °, The rutile rate was 0%.
(2)鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(鉄化合物を含有する硫黄原子導入酸化チタン化合物)の調製
上記(1)で得た酸化チタン粉末に、チオ尿素(特級)(関東化学(株)製)とシュウ酸鉄(II)二水和物とを添加、混合することにより、酸化チタンとチオ尿素とシュウ酸鉄の混合物を得た。このとき、チオ尿素の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、チオ尿素を構成する硫黄原子換算で、6.8質量部となるように調整した。また、シュウ酸鉄(II)二水和物の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、シュウ酸鉄を構成する鉄原子換算で、0.05質量部となるように([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%になるように)調整した。
具体的には、上記酸化チタン粉末120gとチオ尿素粉末11.8g、シュウ酸鉄(II)二水和物0.12gとを秤量し、これらを乳鉢で乾式粉砕混合した。
この混合物をチタン製の容器に装入し、通気口付きの上フタを乗せた後、電気炉に装填し、460℃まで加熱昇温した。昇温中は該炉内へ5〜100mL/minの流量で大気が流入するように炉内への吸気流量を調整した。460℃に達してからは、炉内への吸気流量を250〜2000mL/minに調節し、460℃で1時間保持焼成したのち室温まで冷却し、炉から取り出して焼成物(鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物)を得た。
(2) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (sulfur atom-introduced titanium oxide compound containing iron compound) To the titanium oxide powder obtained in (1) above, thiourea (special grade) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) ) And iron (II) oxalate dihydrate were added and mixed to obtain a mixture of titanium oxide, thiourea and iron oxalate. At this time, the mixing amount of thiourea is adjusted to be 6.8 parts by mass in terms of sulfur atoms constituting thiourea when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. did. Further, the mixing amount of iron (II) oxalate dihydrate is 0. 0 in terms of iron atoms constituting iron oxalate when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. It adjusted so that it might become 05 mass parts ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage).
Specifically, 120 g of the above titanium oxide powder, 11.8 g of thiourea powder, and 0.12 g of iron (II) oxalate dihydrate were weighed, and these were dry-ground and mixed in a mortar.
This mixture was placed in a titanium container, and an upper lid with a vent was put on it. Then, the mixture was loaded in an electric furnace and heated to 460 ° C. During the temperature rise, the flow rate of intake air into the furnace was adjusted so that the atmosphere flows into the furnace at a flow rate of 5 to 100 mL / min. After reaching 460 ° C, the flow rate into the furnace is adjusted to 250 to 2000 mL / min, held and fired at 460 ° C for 1 hour, cooled to room temperature, taken out from the furnace, and fired (iron-containing sulfur atom introduced) Titanium oxide compound) was obtained.
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた焼成物7.5gを分取し、これを190gの純水中へ投入し、撹拌して焼成物の縣濁スラリーとした。一方、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.6であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、焼成物粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で 6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(3) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 7.5 g of the fired product obtained in the above (2) was fractionated, and this was treated with 190 g of pure water And stirred to obtain a suspension slurry of the fired product. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 7 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.6. Thereafter, 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. The compound was precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 6.7 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物92.5gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水2310gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が310nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 92.5 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide carrying the copper compound obtained in (3) above. To the compound slurry, 2310 g of pure water was added and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 310 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は7.5質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は92.5質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は0.5質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.40質量%で、比表面積が71m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は7時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は14時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 7.5% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 92.5% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 0.5 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.40% by mass, a specific surface area of 71 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 7 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 14 hours.
(実施例2)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物22.4gを分取し、これを560gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、2.42gの塩化銅(II)二水和物を 22gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.6であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で 6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(Example 2)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying an antibacterial active metal (copper) compound 22.4 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this Was put into 560 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 2.42 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 22 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.6. Thereafter, 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0, and a copper compound is precipitated on the surface of the particles. And supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 6.7 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物77.6gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1940gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が350nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 77.6 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). A slurry of titanium compound was added to 1940 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は22.4質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は77.6質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は1.5質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.45質量%で、比表面積が68m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は5時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は16時間であった。
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 22.4% by mass and the content of the second titanium oxide compound is 77.6% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 1.5 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.45% by mass, a specific surface area of 68 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 5 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 16 hours.
(実施例3)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 3)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物41.8gを分取し、これを1045gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、4.51gの塩化銅(II)二水和物を40gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で 6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 41.8 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated. Was added to 1045 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution prepared by dissolving 4.51 g of copper (II) chloride dihydrate in 40 g of pure water was added to the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 6.7 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物58.2gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1455gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が340nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 58.2 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added together with 1455 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out the time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component having an average particle diameter of 340 nm and the second catalyst component was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は41.8質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は58.2質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は2.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.53質量%で、比表面積が67m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は3時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は23時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 41.8% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 58.2% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 2.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.53% by mass, a specific surface area of 67 m 2 / g, a half-width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 3 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 23 hours.
(実施例4)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
Example 4
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物71.6gを分取し、これを1790gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、7.72gの塩化銅(II)二水和物を70gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で 6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting antibacterial active metal (copper) compound 71.6 g of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this Was put into 1790 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 7.72 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 70 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 6.7 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物28.4gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水710gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が370nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 28.4 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added and mixed with 710 g of pure water. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out the time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 370 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は71.6質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は28.4質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は4.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.56質量%で、比表面積が66m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.49°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は4時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は36時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 71.6% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 28.4% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 4.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.56% by mass, a specific surface area of 66 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.49 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 4 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above- The complete decomposition time was 36 hours.
(実施例5)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 5)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物10.0gを分取し、これを250gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、2.42gの塩化銅(II)二水和物を22gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.6であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で15.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で15.0質量%である)。
(3) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 10.0 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated. Was put into 250 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 2.42 g of copper chloride (II) dihydrate was dissolved in 22 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.6. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 15.0 parts by mass in terms of copper atoms ( [Cu atom / Ti atom] is 15.0 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物90gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水2250gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が350nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 90 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this was added to the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (3) above. The slurry was added to 2250 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は10.0質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は90.0質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は1.5質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.48質量%で、比表面積が70m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は7時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は18時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 10.0% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 90.0% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 1.5 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.48% by mass, a specific surface area of 70 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 7 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 18 hours.
(実施例6)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 6)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物18.7gを分取し、これを470gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、4.52gの塩化銅(II)二水和物を40gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で15.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で15.0質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying an antibacterial active metal (copper) compound 18.7 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this Was put into 470 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 4.52 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 40 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 15.0 parts by mass in terms of copper atoms ( [Cu atom / Ti atom] is 15.0 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物81.3gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水2030gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が390nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 81.3 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). A slurry of titanium compound was added and mixed with 2030 g of pure water. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 390 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は18.7質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は81.3質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は2.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.53質量%で、比表面積が67m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.49°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は5時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は24時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 18.7% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 81.3% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 2.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.53% by mass, a specific surface area of 67 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.49 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 5 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 24 hours.
(実施例7)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 7)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物32gを分取し、これを800gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、7.73gの塩化銅(II)二水和物を70gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で15.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で15.0質量%である)。
(3) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 32 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and 800 g Was put into pure water and stirred to obtain a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 7.73 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 70 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 15.0 parts by mass in terms of copper atoms ( [Cu atom / Ti atom] is 15.0 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物68gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1700gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が350nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 68 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this was added to the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (3) above. Into this slurry, 1700 g of pure water was added and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は32.0質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は68.0質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は4.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.58質量%で、比表面積が65m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は3時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は28時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 32.0% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 68.0% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 4.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.58% by mass, a specific surface area of 65 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 3 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 28 hours.
(実施例8)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 8)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物44.7gを分取し、これを1120gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、10.8gの塩化銅(II)二水和物を100gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.6であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で15.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で15.0質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying an antibacterial active metal (copper) compound 44.7 g of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, Was put into 1120 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 10.8 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 100 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.6. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 15.0 parts by mass in terms of copper atoms ( [Cu atom / Ti atom] is 15.0 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物55.3gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1380gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が390nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 55.3 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added to 1380 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 390 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は44.7質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は55.3質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は6.7質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.58質量%で、比表面積が64m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は3時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は41時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 44.7% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 55.3% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 6.7 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.58% by mass, a specific surface area of 64 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 3 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above- The complete decomposition time was 41 hours.
(実施例9)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
Example 9
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物66.7gを分取し、これを1670gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、16.1gの塩化銅(II)二水和物を145gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で15.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で15.0質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying an antibacterial active metal (copper) compound 66.7 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated. Was put into 1670 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 16.1 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 145 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 15.0 parts by mass in terms of copper atoms ( [Cu atom / Ti atom] is 15.0 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物33.3gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水830gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が380nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 33.3 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) was fractionated, and this was iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added and mixed with 830 g of pure water. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 380 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は66.7質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は33.3質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は10.0質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.67質量%で、比表面積が61m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は4時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は49時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 66.7% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 33.3% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 10.0 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.67% by mass, a specific surface area of 61 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 4 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above- The complete decomposition time was 49 hours.
(実施例10)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 10)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物53.6gを分取し、これを1340gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、2.42gの塩化銅(II)二水和物を22gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.7であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で2.8質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で2.8質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying an antibacterial active metal (copper) compound 53.6 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and this Was put into 1340 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 2.42 g of copper chloride (II) dihydrate was dissolved in 22 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.7. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 2.8 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 2.8 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物46.4gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1160gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が350nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 46.4 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added together with 1160 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は53.6質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は46.4質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は1.5質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.43質量%で、比表面積が72m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は5時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は21時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 53.6% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 46.4% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 1.5 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.43% by mass, a specific surface area of 72 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 5 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 21 hours.
(実施例11)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(Example 11)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物10gを分取し、これを250gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、0.45gの塩化銅(II)二水和物を4gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.7であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で2.8質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で2.8質量%である)。
(3) Preparation of slurry of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying antibacterial active metal (copper) compound 10 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and 250 g Was put into pure water and stirred to obtain a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution prepared by dissolving 0.45 g of copper (II) chloride dihydrate in 4 g of pure water was added to the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.7. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 2.8 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 2.8 mass% in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
実施例1(2)において シュウ酸鉄(II)二水和物を添加しなかったこと以外の条件は同様にして、焼成物(硫黄原子導入酸化チタン化合物)を得た。
上記硫黄原子導入酸化チタン化合物90gを分取し、これを2250gの純水中へ投入し、撹拌して硫黄原子導入酸化チタン化合物の縣濁スラリーとした。一方、2.17gの塩化銅(II)二水和物を 20gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.9であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、焼成物粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で1.5質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で1.5質量%である)。
(4) Preparation of Slurry of Sulfur Atom-Introduced Titanium Oxide Compound Supported with Antibacterial Active Metal (Copper) Compound In Example 1 (2), the conditions except that iron (II) oxalate dihydrate was not added Similarly, a fired product (a sulfur atom-introduced titanium oxide compound) was obtained.
90 g of the above sulfur atom-introduced titanium oxide compound was fractionated, put into 2250 g of pure water, and stirred to obtain a suspension slurry of the sulfur atom-introduced titanium oxide compound. On the other hand, an aqueous solution of copper chloride in which 2.17 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 20 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.9. Thereafter, 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. The compound was precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid, thereby obtaining a slurry of a sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
When the mass of all titanium atoms constituting the sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound, which is the solid content of the slurry, is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is converted to iron atoms. 0 parts by mass ([Fe atom / Ti atom] is 0% by mass), and the supported copper compound is 1.5 parts by mass in terms of copper atom ([Cu atom / Ti atom ] Is 1.5% by mass as a percentage).
(5)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と 抗菌活性金属(銅)化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(4)で得られた銅化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(3)で得られたスラリー全量と、上記(4)で得られたスラリー全量とを混合し、さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が370nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(5) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and a sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst) carrying an antibacterial active metal (copper) compound Mixing with the component) Using the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in the above (3) as a first catalyst component, introducing the sulfur atom carrying the copper compound obtained in the above (4) The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component using the titanium oxide compound as the second catalyst component.
Specifically, the total amount of the slurry obtained in the above (3) and the total amount of the slurry obtained in the above (4) are mixed, and the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0. The solid content was washed until the conductivity of the slurry was 50 mS / m or less by repeating the decantation with pure water while adding an aqueous ammonia solution. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out the time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 370 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および銅化合物を担持した硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は10.0質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は90.0質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は1.63質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.45質量%で、比表面積が68m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は4時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は18時間であった。
In the obtained photocatalyst, a titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound, and a titanium oxide constituting a sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound When the total content of the compound (second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 10.0% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 90%. It was 0.0 mass%. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 1.63 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.45% by mass, a specific surface area of 68 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 4 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 18 hours.
(実施例12)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(鉄化合物を含有した硫黄原子導入酸化チタン化合物)の調製
上記(1)で得られた酸化チタン粉末に、チオ尿素(特級)(関東化学(株)製)と シュウ酸鉄(II)二水和物とを添加、混合することにより、酸化チタンとチオ尿素とシュウ酸鉄の混合物を得た。このとき、チオ尿素の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、チオ尿素を構成する硫黄原子換算で、6.8質量部となるように調整した。また、シュウ酸鉄(II)二水和物の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、シュウ酸鉄を構成する鉄原子換算で、0.10質量部となるように調整した。
具体的には、上記酸化チタン粉末120gとチオ尿素粉末11.8g、シュウ酸鉄(II)二水和物0.23gとを秤量し、これらを乳鉢で乾式粉砕混合した。
この混合物をチタン製の容器に装入し、通気口付きの上フタを乗せた後、電気炉に装填し、460℃まで加熱昇温した。昇温中は該炉内へ5〜100mL/minの流量で大気が流入するように炉内への吸気流量を調整した。460℃に達してからは、炉内への吸気流量を250〜2000mL/minに調節し、460℃で1時間保持焼成したのち室温まで冷却し、炉から取り出して焼成物(鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物)を得た。
(Example 12)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (sulfur atom-introduced titanium oxide compound containing iron compound) To the titanium oxide powder obtained in (1) above, thiourea (special grade) (Kanto Chemical Co., Ltd.) Product) and iron (II) oxalate dihydrate were added and mixed to obtain a mixture of titanium oxide, thiourea and iron oxalate. At this time, the mixing amount of thiourea is adjusted to be 6.8 parts by mass in terms of sulfur atoms constituting thiourea when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. did. Further, the mixing amount of iron (II) oxalate dihydrate is 0. 0 in terms of iron atoms constituting iron oxalate when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. It adjusted so that it might become 10 mass parts.
Specifically, 120 g of the above titanium oxide powder, 11.8 g of thiourea powder, and 0.23 g of iron (II) oxalate dihydrate were weighed, and these were dry-ground and mixed in a mortar.
This mixture was placed in a titanium container, and an upper lid with a vent was put on it. Then, the mixture was loaded in an electric furnace and heated to 460 ° C. During the temperature rise, the flow rate of intake air into the furnace was adjusted so that the atmosphere flows into the furnace at a flow rate of 5 to 100 mL / min. After reaching 460 ° C, the flow rate into the furnace is adjusted to 250 to 2000 mL / min, held and fired at 460 ° C for 1 hour, cooled to room temperature, taken out from the furnace, and fired (iron-containing sulfur atom introduced) Titanium oxide compound) was obtained.
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物41.8gを分取し、これを1045gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、4.51gの塩化銅(II)二水和物を40gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.10質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.10質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 41.8 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated. Was added to 1045 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution prepared by dissolving 4.51 g of copper (II) chloride dihydrate in 40 g of pure water was added to the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
When the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound that is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.10 parts by mass ([Fe atom / Ti atom] is 0.10% by mass), and the supported copper compound is 6.7 parts by mass in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物58.2gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1455gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が330nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 58.2 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added together with 1455 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 330 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は41.8質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は58.2質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は2.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.48質量%で、比表面積が70m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は3時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は24時間であった。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 41.8% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 58.2% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 2.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.48% by mass, a specific surface area of 70 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 3 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 24 hours.
(実施例13)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(鉄化合物を含有した硫黄原子導入酸化チタン化合物)の調製
上記(1)で得られた酸化チタン粉末に、チオ尿素(特級)(関東化学(株)製)とシュウ酸鉄(II)二水和物とを添加、混合することにより、酸化チタンとチオ尿素とシュウ酸鉄の混合物を得た。このとき、チオ尿素の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、チオ尿素を構成する硫黄原子換算で、6.8質量部となるように調整した。また、シュウ酸鉄(II)二水和物の混合量は、酸化チタン中に含まれる全チタン原子の量を100質量部としたときに、シュウ酸鉄を構成する鉄原子換算で、0.25質量部となるように調整した。
具体的には、上記酸化チタン粉末120gとチオ尿素粉末11.8g、シュウ酸鉄(II)二水和物0.58gとを秤量し、これらを乳鉢で乾式粉砕混合した。
この混合物をチタン製の容器に装入し、通気口付きの上フタを乗せた後、電気炉に装填し、460℃まで加熱昇温した。昇温中は該炉内へ 5〜100mL/minの流量で大気が流入するように炉内への吸気流量を調整した。460℃に達してからは、炉内への吸気流量を250〜2000mL/minに調節し、460℃で1時間保持焼成したのち室温まで冷却し、炉から取り出して焼成物(鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物)を得た。
(Example 13)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) Preparation of iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (sulfur atom-introduced titanium oxide compound containing iron compound) To the titanium oxide powder obtained in (1) above, thiourea (special grade) (Kanto Chemical Co., Ltd.) Product) and iron (II) oxalate dihydrate were added and mixed to obtain a mixture of titanium oxide, thiourea and iron oxalate. At this time, the mixing amount of thiourea is adjusted to be 6.8 parts by mass in terms of sulfur atoms constituting thiourea when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. did. Further, the mixing amount of iron (II) oxalate dihydrate is 0. 0 in terms of iron atoms constituting iron oxalate when the amount of all titanium atoms contained in titanium oxide is 100 parts by mass. It adjusted so that it might become 25 mass parts.
Specifically, 120 g of the above titanium oxide powder, 11.8 g of thiourea powder, and 0.58 g of iron (II) oxalate dihydrate were weighed, and these were dry-ground and mixed in a mortar.
This mixture was placed in a titanium container, and an upper lid with a vent was put on it. Then, the mixture was loaded in an electric furnace and heated to 460 ° C. During the temperature increase, the flow rate of intake air into the furnace was adjusted so that the atmosphere flows into the furnace at a flow rate of 5 to 100 mL / min. After reaching 460 ° C, the flow rate into the furnace is adjusted to 250 to 2000 mL / min, held and fired at 460 ° C for 1 hour, cooled to room temperature, taken out from the furnace, and fired (iron-containing sulfur atom introduced) Titanium oxide compound) was obtained.
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物41.8gを分取し、これを1045gの純水中へ投入し、撹拌して縣濁スラリーとした。一方、4.51gの塩化銅(II)二水和物を40gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.5であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを2回繰り返して固形物を洗浄することによって、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.25質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.25質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 41.8 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated. Was added to 1045 g of pure water and stirred to form a suspension slurry. On the other hand, an aqueous copper chloride solution prepared by dissolving 4.51 g of copper (II) chloride dihydrate in 40 g of pure water was added to the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.5. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated twice to wash the solid matter, thereby obtaining a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.25 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.25 mass% in percentage), and the supported copper compound is 6.7 parts by mass in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
(4)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第一の触媒成分)と鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物(第二の触媒成分)との混合
上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第一の触媒成分とし、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を第二の触媒成分として、第一の触媒成分と第二の触媒成分とを混合することにより、目的とする光触媒を調製した。
具体的には、上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物58.2gを分取し、これを上記(3)で得られた銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーへ、純水1455gとともに投入し混合した。さらにこの混合スラリーのpHが7.5〜8.0を維持するようにアンモニア水溶液を添加しながら純水によるデカンテーションを繰り返して、スラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径が350nmである第一の触媒成分と第二の触媒成分とが混合されてなるスラリー状の光触媒を得た。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
(4) Mixing of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (first catalyst component) carrying an antibacterial active metal (copper) compound and an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound (second catalyst component) (3 The iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound obtained in (1) is used as the first catalyst component, and the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above is used as the second catalyst component. The target photocatalyst was prepared by mixing the first catalyst component and the second catalyst component.
Specifically, 58.2 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in the above (2) is fractionated, and this is iron-containing sulfur atom-introduced oxidation carrying the copper compound obtained in the above (3). The slurry of titanium compound was added together with 1455 g of pure water and mixed. Further, decantation with pure water is repeated while adding an aqueous ammonia solution so that the pH of the mixed slurry is maintained at 7.5 to 8.0, and the solid content is washed until the conductivity of the slurry becomes 50 mS / m or less. did. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry-like photocatalyst obtained by mixing the first catalyst component and the second catalyst component having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
得られた光触媒において、銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第一の酸化チタン化合物)および鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する酸化チタン化合物(第二の酸化チタン化合物)の合計含有量を100質量%とした場合、第一の酸化チタン化合物の含有量は41.8質量%であり、第二の酸化チタン化合物の含有量は58.2質量%であった。また、上記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に、前記第一の酸化チタン化合物および第二の酸化チタン化合物に担持される抗菌活性金属種を構成する金属原子の総量は2.8質量部であった。
また、上記光触媒は、硫黄分含有量が0.52質量%で、比表面積が68m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は3時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は29時間であった。
実施例1〜実施例13で得られた結果を、表1〜表3に記載する。
In the obtained photocatalyst, the titanium oxide compound (first titanium oxide compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying the copper compound and the titanium oxide compound (first compound) constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound When the total content of the second titanium oxide compound) is 100% by mass, the content of the first titanium oxide compound is 41.8% by mass, and the content of the second titanium oxide compound is 58.2% by mass. %Met. Further, when the total amount of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100 parts by mass, the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound are supported. The total amount of metal atoms constituting the antibacterial active metal species was 2.8 parts by mass.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.52% by mass, a specific surface area of 68 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, and is mainly composed of anatase. It was a crystal (rutile degree: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 3 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 29 hours.
The results obtained in Examples 1 to 13 are shown in Tables 1 to 3.
(比較例1)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
上記(2)で得られた鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物100gを分取し、これを2500gの純水中へ投入し、撹拌して焼成物の縣濁スラリーとした。一方、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、上記焼成物の縣濁スラリーへ投入して30分間撹拌した。撹拌中のスラリーのpHは2.6であった。その後この撹拌中のスラリーへ、2.8%のアンモニア水溶液を、約1時間をかけてスラリーのpHが7.2〜8.0になるまで少量ずつ滴下添加し、粒子の表面に銅化合物を析出させ、担持した。その後、純水を使ったデカンテーションを繰り返してスラリーの導電率が50mS/m以下になるまで固形分を洗浄した。最終的に1000gのスラリーとなるように上澄みの抜き取り量を調節した後、この混合スラリーを分散機(商品名;T.K.ホモミクサ−(特殊機化工業(株)製))により5000rpmで1時間分散処理することによって、平均粒径350nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で0.5質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で0.5質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.41質量%で、比表面積が71m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は11時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は24時間であった。
(Comparative Example 1)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 100 g of the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound obtained in (2) above was fractionated, and 2500 g It was put into pure water and stirred to obtain a suspension slurry of the fired product. On the other hand, an aqueous copper chloride solution in which 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 7 g of pure water was prepared, and this was put into the suspension slurry of the fired product and stirred for 30 minutes. The pH of the slurry during stirring was 2.6. Thereafter, a 2.8% aqueous ammonia solution is added dropwise to the stirring slurry over a period of about 1 hour until the pH of the slurry becomes 7.2 to 8.0. Precipitated and supported. Thereafter, decantation using pure water was repeated, and the solid content was washed until the conductivity of the slurry became 50 mS / m or less. After adjusting the amount of the supernatant extracted so that the final slurry becomes 1000 g, this mixed slurry was mixed with a disperser (trade name: TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)) at 5000 rpm. By carrying out time dispersion treatment, a slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle diameter of 350 nm was obtained.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass part in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 0.5 mass part in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 0.5 mass% in percentage).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.41% by mass, a specific surface area of 71 m 2 / g, an X-ray diffraction analysis (101) peak half width of 0.48 °, anatase-based crystals ( Rutile conversion rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 11 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 24 hours.
(比較例2)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
比較例1(3)において添加する銅化合物条件について、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液に代えて2.42gの塩化銅(II)二水和物を22gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、縣濁スラリーへ投入したこと以外は、比較例1(3)と同様にして平均粒径370nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で1.5質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で1.5質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.44質量%で、比表面積が67m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は9時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は31時間であった。
(Comparative Example 2)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate for the copper compound condition to be added in Comparative Example 1 (3) A copper chloride aqueous solution in which 2.42 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 22 g of pure water was prepared instead of the copper chloride aqueous solution in which the product was dissolved in 7 g of pure water. A slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle size of 370 nm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (3) except that it was added to the slurry.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 parts by mass ([Fe atom / Ti atom] is 0.05% by mass), and the supported copper compound is 1.5 parts by mass in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 1.5 mass% in percentage).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.44% by mass, a specific surface area of 67 m 2 / g, an X-ray diffraction analysis (101) peak half width of 0.48 °, anatase-based crystals ( (Rutylation rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 9 hours, and when the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 31 hours.
(比較例3)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
比較例1(3)において添加する銅化合物条件について、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液に代えて4.51gの塩化銅(II)二水和物を40gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、縣濁スラリーへ投入したこと以外は、比較例1(3)と同様にして平均粒径350nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で2.8質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で2.8質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.52質量%で、比表面積が66m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は7時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は46時間であった。
(Comparative Example 3)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate for the copper compound condition to be added in Comparative Example 1 (3) Instead of the copper chloride aqueous solution in which the product was dissolved in 7 g of pure water, a copper chloride aqueous solution in which 4.51 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 40 g of pure water was prepared. A slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle size of 350 nm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (3) except that it was added to the slurry.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 2.8 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 2.8 mass% in percentage).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.52% by mass, a specific surface area of 66 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, an anatase-based crystal ( (Rutylation rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 7 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 46 hours.
(比較例4)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
比較例1(3)において添加する銅化合物条件について、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液に代えて7.73gの塩化銅(II)二水和物を70gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、縣濁スラリーへ投入したこと以外は、比較例1(3)と同様にして平均粒径390nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で4.8質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で4.8質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.56質量%で、比表面積が62m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は5時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は52時間であった。
(Comparative Example 4)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate for the copper compound condition to be added in Comparative Example 1 (3) A copper chloride aqueous solution in which 7.73 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 70 g of pure water was prepared instead of the copper chloride aqueous solution in which the product was dissolved in 7 g of pure water. A slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle size of 390 nm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (3) except that it was added to the slurry.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass parts in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 4.8 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 4.8 mass% in percentage).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.56% by mass, a specific surface area of 62 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, an anatase-based crystal ( (Rutylation rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 5 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 52 hours.
(比較例5)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
比較例1(3)において添加する銅化合物条件について、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液に代えて10.8gの塩化銅(II)二水和物を100gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、縣濁スラリーへ投入したこと以外は、比較例1(3)と同様にして平均粒径370nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で6.7質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で6.7質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.67質量%で、比表面積が59m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は5時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は67時間であった。
(Comparative Example 5)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate for the copper compound condition to be added in Comparative Example 1 (3) Instead of the copper chloride aqueous solution in which the product was dissolved in 7 g of pure water, a copper chloride aqueous solution in which 10.8 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 100 g of pure water was prepared. A slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle size of 370 nm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (3) except that it was added to the slurry.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 parts by mass ([Fe atom / Ti atom] is 0.05% by mass), and the supported copper compound is 6.7 parts by mass in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 6.7% by mass in percentage).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.67% by mass, a specific surface area of 59 m 2 / g, a half-value width of the peak of (101) by X-ray diffraction analysis of 0.48 °, an anatase-based crystal ( (Rutylation rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powder photocatalyst, the complete sterilization time was 5 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above-described method, The complete decomposition time was 67 hours.
(比較例6)
(1)実施例1(1)と同様の方法で酸化チタンを調製した。
(2)実施例1(2)と同様の方法で鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を調製した。
(3)抗菌活性金属(銅)化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物スラリーの調製
比較例1(3)において添加する銅化合物条件について、0.81gの塩化銅(II)二水和物を7gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液に代えて16.1gの塩化銅(II)二水和物を145gの純水へ溶解させた塩化銅水溶液を調製し、これを、縣濁スラリーへ投入したこと以外は、比較例1(3)と同様にして平均粒径370nmの銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物のスラリーを得た。
なお、このスラリーの固形分である銅化合物を担持した鉄含有硫黄原子導入酸化チタン化合物を構成する全チタン原子の質量を100質量部とした場合、同化合物に含有される鉄化合物は、鉄原子換算で0.05質量部であり([Fe原子/Ti原子]が百分率で0.05質量%であり)、また、担持された銅化合物は、銅原子換算で10.0質量部である([Cu原子/Ti原子]が百分率で10.0質量%である)。
上記スラリーを乾燥したのち粉砕して、粉末状の光触媒を得た。
上記光触媒は、硫黄分含有量が0.80質量%で、比表面積が55m2/gで、X線回折分析による(101)のピークの半値幅が0.48°で、アナターゼ主体の結晶(ルチル化率:0%)であった。さらに、上記粉末状の光触媒をX線光電子分光法(XPS)で分析したところ、S4+に由来する169eV付近の特性ピークが観察されたことから、酸化チタンを構成するチタンサイトの一部に硫黄原子が導入されていることが確認できた。
上記粉末状の光触媒を用いて、上述した方法により、抗菌性能を評価したところ完全殺菌時間は7時間であり、また、上述した方法により、有害ガス(アセトアルデヒドガス)の分解性能を評価したところ、完全分解時間は120時間以上であった。
比較例1〜比較例6で得られた結果を、表4に記載する。
(Comparative Example 6)
(1) Titanium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 (1).
(2) An iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound was prepared in the same manner as in Example 1 (2).
(3) Preparation of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound slurry carrying an antibacterial active metal (copper) compound 0.81 g of copper (II) chloride dihydrate for the copper compound condition to be added in Comparative Example 1 (3) Instead of the copper chloride aqueous solution in which the product was dissolved in 7 g of pure water, a copper chloride aqueous solution in which 16.1 g of copper (II) chloride dihydrate was dissolved in 145 g of pure water was prepared. A slurry of an iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound carrying a copper compound having an average particle size of 370 nm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (3) except that it was added to the slurry.
In addition, when the mass of all titanium atoms constituting the iron-containing sulfur atom-introduced titanium oxide compound supporting the copper compound which is the solid content of the slurry is 100 parts by mass, the iron compound contained in the compound is an iron atom. It is 0.05 mass part in terms of conversion ([Fe atom / Ti atom] is 0.05 mass% in percentage), and the supported copper compound is 10.0 mass parts in terms of copper atom ( [Cu atom / Ti atom] is 10.0% by mass).
The slurry was dried and pulverized to obtain a powdery photocatalyst.
The photocatalyst has a sulfur content of 0.80% by mass, a specific surface area of 55 m 2 / g, an X-ray diffraction analysis (101) peak half width of 0.48 °, anatase-based crystals ( (Rutylation rate: 0%). Furthermore, when the powdery photocatalyst was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a characteristic peak near 169 eV derived from S 4+ was observed, so that sulfur was partially contained in titanium sites constituting titanium oxide. It was confirmed that atoms were introduced.
When the antibacterial performance was evaluated by the above-described method using the powdery photocatalyst, the complete sterilization time was 7 hours, and the decomposition performance of harmful gas (acetaldehyde gas) was evaluated by the above- The complete decomposition time was 120 hours or more.
The results obtained in Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 4.
実施例1〜実施例9および比較例1〜比較例6で得られた結果に基づき、抗菌性能評価試験結果をまとめたものを図1に、有害ガス分解性能(アセトアルデヒドガス分解能力)評価試験結果をまとめたものを図2に示す。
図1は、光触媒を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に担持される抗菌性活性金属種を構成する金属原子の総質量部の割合((Cu原子/Ti原子)の質量百分率)に対する、完全殺菌時間をプロットしたものである。
図2は、光触媒を構成するチタン原子の総量を100質量部とした場合に担持される抗菌性活性金属種を構成する金属原子の総質量部の割合((Cu原子/Ti原子)の質量百分率)に対する、アセトアルデヒド完全分解時間をプロットしたものである。
Based on the results obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6, a summary of the antibacterial performance evaluation test results is shown in FIG. 1 and the harmful gas decomposition performance (acetaldehyde gas decomposition ability) evaluation test results. A summary of these is shown in FIG.
FIG. 1 shows the mass percentage of the total mass part of metal atoms constituting the antibacterial active metal species supported when the total amount of titanium atoms constituting the photocatalyst is 100 parts by mass (Cu atom / Ti atom). ) Is a plot of complete sterilization time.
FIG. 2 shows the mass percentage of the total mass part of metal atoms constituting the antibacterial active metal species supported when the total amount of titanium atoms constituting the photocatalyst is 100 mass parts (mass percentage of (Cu atoms / Ti atoms)) ) Is a plot of the complete decomposition time of acetaldehyde.
<抗菌性評価比較試験>
実施例3および比較例3で得られた光触媒を用い、上記抗菌性能(黄色ぶどう球菌に対する抗菌力)評価試験と同様にして、1800Lxの光照射下に代えて暗所下における抗菌性を評価した。
また、生理食塩水をブランク(コントロール)試料として、同様に試験を行った。
表5および図3に、抗菌性能評価試験中の時間推移に対する、光照射下と暗所下との生菌数の変化を示す。表5および図3においては、1800Lxの光照射下における抗菌性評価結果も表記する。
<Antimicrobial evaluation comparison test>
Using the photocatalysts obtained in Example 3 and Comparative Example 3, the antibacterial properties in the dark were evaluated in the same manner as in the above antibacterial performance (antibacterial activity against Staphylococcus aureus) evaluation test instead of under 1800 Lx light irradiation. .
Moreover, the test was done similarly using physiological saline as a blank (control) sample.
Table 5 and FIG. 3 show changes in the number of viable bacteria under light irradiation and under dark conditions with respect to time transition during the antibacterial performance evaluation test. In Table 5 and FIG. 3, the antibacterial evaluation result under 1800 Lx light irradiation is also described.
図1より、実施例1〜実施例9で得られた光触媒は、抗菌活性金属種の担持量の異なる第一の触媒成分と第二の触媒成分を含んでなるものであることから、比較例1〜比較例6で得られた抗菌活性金属化合物を均一に担持させた光触媒に比較して、抗菌活性が向上し細菌をより短時間で完全殺菌できることが分かる。
この要因は、光触媒が、第一の触媒成分と第二の触媒成分を含んでなるものであることにより、細菌やウイルスの構成物を分解する作用(酸化チタンの光触媒作用)と細菌の代謝機能を阻害する作用(主として活性金属種の抗菌作用)とが相乗効果として効率よく機能するためと考えられる。このことは、図3において、比較例3で得られた光触媒は1,800Lxの光照射下と暗所下での生菌数の減り方にあまり差はないが(酸化チタンの光触媒作用による寄与が低いが)、実施例3で得られた光触媒は暗所下に対して1,800Lxの光照射下の方が著しく短時間で生菌数が減少した(酸化チタンの光触媒作用による寄与が大きい)ことからも、説明することができる。
また、図2より、実施例1〜実施例9で得られた光触媒は、比較例1〜比較例6で得られた光触媒に比較して、抗菌性活性金属の担持量が同一であれば、より短時間でアセトアルデヒドガスを完全分解できることが分かる。
From FIG. 1, the photocatalysts obtained in Examples 1 to 9 comprise a first catalyst component and a second catalyst component having different amounts of supported antibacterial active metal species. It can be seen that the antibacterial activity is improved and the bacteria can be completely sterilized in a shorter time than the photocatalyst uniformly supporting the antibacterial active metal compound obtained in 1 to Comparative Example 6.
This is because the photocatalyst comprises the first catalyst component and the second catalyst component, thereby decomposing bacteria and virus components (photocatalytic action of titanium oxide) and bacterial metabolic function. This is considered to be because the action (mainly the antibacterial action of the active metal species) that inhibits the function efficiently as a synergistic effect. In FIG. 3, the photocatalyst obtained in Comparative Example 3 is not much different in the number of viable bacteria under the light irradiation of 1,800 Lx and in the dark (contribution due to the photocatalytic action of titanium oxide). However, the photocatalyst obtained in Example 3 significantly decreased the number of viable bacteria under 1,800 Lx light irradiation compared to the dark place (contribution by the photocatalytic action of titanium oxide was large). This can also be explained.
Moreover, from FIG. 2, the photocatalyst obtained in Example 1 to Example 9 is the same as the photocatalyst obtained in Comparative Example 1 to Comparative Example 6, and the supported amount of antibacterial active metal is the same. It can be seen that the acetaldehyde gas can be completely decomposed in a shorter time.
本発明によれば、特に可視光照射下において、抗菌活性が向上して殺菌速度に優れるとともに、有害ガス分解速度に優れる光触媒を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photocatalyst which has an improved antibacterial activity and an excellent sterilization rate and an excellent harmful gas decomposition rate, particularly under visible light irradiation.
Claims (5)
前記第一の触媒成分は、第一の酸化チタン化合物に対し、該第一の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で2.8〜15質量部担持してなるものであり、
前記第二の触媒成分は、第二の酸化チタン化合物に対し、該第二の酸化チタン化合物を構成するチタン原子の含有量を100質量部とした場合に、抗菌活性金属種を金属原子換算で0〜1.5質量部担持してなるものである
ことを特徴とする光触媒。 A photocatalyst comprising a first catalyst component and a second catalyst component,
When the content of titanium atoms constituting the first titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the first titanium oxide compound, the first catalyst component converts the antibacterial active metal species in terms of metal atoms. 2.8 to 15 parts by mass supported,
When the content of titanium atoms constituting the second titanium oxide compound is 100 parts by mass with respect to the second titanium oxide compound, the second catalyst component converts the antibacterial active metal species in terms of metal atoms. A photocatalyst characterized by being supported by 0 to 1.5 parts by mass.
前記第一の酸化チタン化合物の含有量が7.5〜72質量%であり、
前記第二の酸化チタン化合物の含有量が28〜92.5質量%である
請求項1に記載の光触媒。 When the total content of the first titanium oxide compound and the second titanium oxide compound is 100% by mass,
The content of the first titanium oxide compound is 7.5 to 72% by mass,
The photocatalyst according to claim 1, wherein the content of the second titanium oxide compound is 28 to 92.5 mass%.
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