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KR20090127084A - 광촉매체 분산액 및 그 제조 방법 - Google Patents

광촉매체 분산액 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20090127084A
KR20090127084A KR1020090049060A KR20090049060A KR20090127084A KR 20090127084 A KR20090127084 A KR 20090127084A KR 1020090049060 A KR1020090049060 A KR 1020090049060A KR 20090049060 A KR20090049060 A KR 20090049060A KR 20090127084 A KR20090127084 A KR 20090127084A
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KR
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photocatalyst
oxide particle
tungsten oxide
dispersion
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KR1020090049060A
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요시아키 사카타니
겐센 오쿠사코
마코토 무라타
Original Assignee
스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Publication date
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Abstract

광촉매체 분산액은, 산화티탄 입자, 산화텅스텐 입자, 인산(염) 및 분산매를 함유하고, 인산(염)의 함유량이, 산화티탄 입자에 대하여 0.001 ∼ 0.2 몰배이다. 이 광촉매체 분산액에서는, 입자의 응집이 억제되어 고액 분리가 일어나기 어렵다. 이 광촉매체 분산액의 제조 방법은, 인산(염)을 용해시킨 분산매 중에 산화티탄 입자를 분산시키고, 얻어진 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자를 혼합한다.

Description

광촉매체 분산액 및 그 제조 방법{PHOTOCATALYST DISPERSION LIQUID AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자를 함유하는 광촉매체 분산액 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체에 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 광을 조사하면, 가전자대의 전자가 전도대로 여기되어, 가전자대에 정공이, 전도대에 전자가 각각 생성된다. 이러한 정공 및 전자는, 각각 강한 산화력과 환원력을 갖기 때문에, 반도체에 접촉한 분자종(種)에 산화 환원 작용을 미친다. 이 산화 환원 작용은 광촉매 작용이라고 불리고, 이러한 광촉매 작용을 나타낼 수 있는 반도체는 광촉매체라고 불리고 있다. 이러한 광촉매체로서는, 산화티탄 입자나 산화텅스텐 입자 등의 입자상인 것이 알려져 있다.
광촉매 산화티탄 입자나 광촉매 산화텅스텐 입자는, 통상적으로, 분산매 중에 분산되어, 광촉매체 분산액으로서 광촉매체층의 형성에 이용되고 있고, 예를 들어, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자를 분산매 중에 분산시킨 광촉매체 분산액이 개시되어 있다 (일본 공개특허공보 2005-231935호). 이러한 광촉매체 분산액을 기재의 표면에 도포함으로써, 기재 표면에 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자를 함유하여, 광촉매 작용을 나타내는 광촉매체층을 용이하게 형성할 수 있다.
그러나, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자를 분산매 중에 분산시킨 종래의 광촉매체 분산액은, 입자가 서로 응집되어 고액 분리되기 쉽다는 결점이 있었다. 예를 들어, 광촉매체 분산액을 수송, 보관하는 동안에 그 분산액 중의 입자가 응집되어 고액 분리가 일어나면, 분산액을 기재에 도포하거나 하여 광촉매체층을 형성할 때에 양호한 막을 형성할 수 없고, 그 결과, 충분한 광촉매 활성을 부여할 수 없다는 문제를 초래하게 된다.
본 발명의 목적은, 입자의 응집이 억제되어 고액 분리를 일으키기 어려운 광촉매체 분산액 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 문제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자를 분산매 중에 분산시킨 분산액에 있어서, 산화티탄 입자에 대하여 특정량의 인산(염)을 공존시키면, 입자의 응집이 억제된다는 것을 알아냈다. 또한, 그 때, 인산(염)은 산화티탄 입자 근방에 존재시키는 것이 입자의 응집을 억제하는 데에 있어서 유효하고, 그와 같이 산화티탄 입자 근방에 인산(염)이 존재하는 분산액을 얻으려면, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 혼합에 앞서, 인산(염) 용액 중에 산화티탄 입자를 분산시켜 두면 된다는 것을 알아냈다. 본 발명은, 이들 지견에 기초하여 완성한 것이다.
즉, 본 발명의 광촉매체 분산액은, 산화티탄 입자, 산화텅스텐 입자, 인산 (염) 및 분산매를 함유하고, 인산(염)의 함유량이, 산화티탄 입자에 대하여 0.001 몰배 ∼ 0.2 몰배인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매체 분산액의 제조 방법은, 인산(염)을 용해시킨 분산매 중에 산화티탄 입자를 분산시켜 산화티탄 입자 분산액을 얻고, 얻어진 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광촉매 기능 제품은, 표면에 광촉매체층을 구비하는 광촉매 기능 제품으로서, 광촉매체층이 본 발명의 광촉매체 분산액을 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 입자의 응집이 억제되어 고액 분리를 일으키기 어려운 광촉매체 분산액 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 그리고, 이 광촉매체 분산액을 사용하면, 높은 광촉매 활성을 나타내는 광촉매체층을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
(광촉매체 분산액)
본 발명의 광촉매체 분산액은, 산화티탄 입자, 산화텅스텐 입자, 인산(염) 및 분산매를 함유하는 것이다. 요컨대, 본 발명의 광촉매체 분산액은, 광촉매 작용을 갖는 광촉매체인 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자가, 인산(염)의 존재 하에서 분산매 중에 분산된 것이다. 이 때, 산화티탄 입자 근방에 존재하고 있는 인산(염)은, 산화티탄 입자의 표면에 흡착된 상태가 된다. 이 상태의 산화티탄 입자가 산화텅스텐 입자와 응집되기 어렵기 때문에, 본 발명의 광촉매체 분산액은, 입자의 응집이 억제된 것이 되는 것이다. 또한, 인산(염)이 산화티탄 입자 근방에 존재한 광촉매체 분산액은, 예를 들어, 후술하는 본 발명의 광촉매체 분산액의 제조 방법에 의해 용이하게 얻어진다.
본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 산화티탄 입자는, 광촉매 작용을 나타내는 입자상의 산화티탄이라면 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 메타티탄산 입자, 결정형이 아나타제형, 브루카이트형, 루틸형 등인 이산화티탄〔TiO2〕입자 등을 들 수 있다. 또한, 산화티탄 입자는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
메타티탄산 입자는, 예를 들어, 황산티타닐 수용액을 가열하여 가수분해시키는 방법에 의해 얻을 수 있다.
이산화티탄 입자는, 예를 들어, (i) 황산티타닐 또는 염화티탄 수용액을 가열하지 않고, 이것에 염기를 첨가함으로써 침전물을 얻고, 얻어진 침전물을 소성하는 방법, (ii) 티탄알콕시드에 물, 산의 수용액 또는 염기의 수용액을 첨가하여 침전물을 얻고, 얻어진 침전물을 소성하는 방법, (iii) 메타티탄산을 소성하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다. 이들의 방법으로 얻어지는 이산화티탄 입자는, 소성할 때의 소성 온도나 소성 시간을 조정함으로써, 아나타제형, 브루카이트형, 루틸형 등 원하는 결정형으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 산화티탄 입자는, 티탄 화합물과 염기를 반응시키고, 얻어진 생성물에 암모니아를 첨가하고, 숙성시킨 후, 고액 분리하고, 고형분을 소성시키는 방법 등에 의해서도 얻어진다. 이 방법에서는, 티탄 화합물로서, 예를 들어, 삼염화티탄〔TiCl3〕, 사염화티탄〔TiCl4〕, 황산티탄〔Ti(SO4)2ㆍmH2O, 0 ≤ m ≤ 20〕, 옥시황산티탄〔TiOSO4ㆍnH2O, 0 ≤ n ≤ 20〕, 옥시염화티탄〔TiOCl2〕등을 사용할 수 있다. 티탄 화합물과 반응시키는 염기로서는, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 암모니아, 히드라진, 히드록실아민, 모노에탄올아민, 비고리형 아민 화합물, 고리형 지방족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
티탄 화합물과 염기의 반응은 pH 2 이상, 바람직하게는 pH 3 이상이고, pH 7 이하, 바람직하게는 pH 5 이하인 범위에서 이루어진다. 또, 그 때의 반응 온도는, 통상적으로 90℃ 이하, 바람직하게는 70℃ 이하, 더욱 바람직하게는 55℃ 이하이다. 티탄 화합물과 염기의 반응은, 얻어지는 산화티탄의 분쇄성을 향상시키기 위해, 과산화수소 존재 하에서 실시해도 된다. 숙성은, 예를 들어, 암모니아가 첨가된 생성물을 교반하면서, 0℃ 이상, 바람직하게는 10℃ 이상이고, 110℃ 이하, 바람직하게는 80℃ 이하, 보다 바람직하게는 55℃ 이하인 온도 범위에서 1 분 이상, 바람직하게는 10 분 이상이고, 10 시간 이내, 바람직하게는 2 시간 이내의 범위에서 유지함으로써 실시할 수 있다. 반응 및 숙성에 사용되는 염기 (암모니아) 의 총량은, 물의 존재 하에서 티탄 화합물을 수산화티탄으로 바꾸는 데에 필요한 염기의 화학량론량을 초과하는 양이면 되지만, 염기의 양이 많을수록 가시 광 조사에 의해 높은 광촉매 활성을 나타내는 광촉매체가 되기 때문에, 통상적으로 1.1 몰배 이상, 더욱 바람직하게는 1.5 몰배 이상이다. 한편, 염기의 양이 지나치게 많아져도, 양에 상응한 효과는 얻어지지 않기 때문에, 그 상한은 20 몰배 이하, 나아가서는 10 몰배 이하가 적당하다.
숙성된 생성물의 고액 분리는, 가압 여과, 감압 여과, 원심 분리, 데칸테이션 등으로 실시할 수 있다. 고액 분리에서는, 얻어지는 고형분을 세정하는 조작을 함께 실시하는 것이 바람직하다. 고액 분리된 고형분의 소성은, 기류 소성로, 터널로, 회전로 등을 사용하여, 통상적으로 250℃ 이상, 바람직하게는 270℃ 이상이고, 600℃ 이하, 바람직하게는 500℃ 이하, 보다 바람직하게는 400℃ 이하의 온도 범위에서 실시할 수 있다. 소성 시간은, 소성 온도나 소성 장치의 종류에 따라 상이하지만, 통상적으로 10 분 이상, 바람직하게는 30 분 이상이고, 30 시간 이내, 바람직하게는 5 시간 이내이다. 또한, 소성하여 얻어지는 산화티탄에는, 필요에 따라 텅스텐, 니오브, 철, 니켈의 산화물이나 수산화물 등과 같은 고체 산성을 나타내는 화합물이나, 란탄, 세륨, 칼슘의 산화물이나 수산화물 등과 같은 고체 염기성을 나타내는 화합물이나, 인듐 산화물, 비스무트 산화물과 같은 가시광선을 흡수하는 금속 화합물 등을 담지시켜도 된다.
본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 산화티탄 입자로서는, 상기 외에도, 일본 공개특허공보 2001-72419호, 일본 공개특허공보 2001-190953호, 일본 공개특허공보 2001-316116호, 일본 공개특허공보 2001-322816호, 일본 공개특허공보 2002-29749호, 일본 공개특허공보 2002-97019호, WO 01/10552 팜플렛, 일본 공개특 허공보 2001-212457 공보, 일본 공개특허공보 2002-239395호), WO 03/080244 팜플렛, WO 02/053501 팜플렛, 일본 공개특허공보 2007-69093호, Chemistry letters, Vol.32, No.2, P.196-197 (2003), Chemistry letters, Vol.32, No.4, P.364-365 (2003), Chemistry letters, Vol.32, No.8, P.772-773 (2003), Chem. Mater., 17, P.1548-1552 (2005) 등에 기재된 산화티탄 입자를 사용해도 된다. 또, 일본 공개특허공보 2001-278625호, 일본 공개특허공보 2001-278626호, 일본 공개특허공보 2001-278627호, 일본 공개특허공보 2001-302241호, 일본 공개특허공보 2001-335321호, 일본 공개특허공보 2001-354422호, 일본 공개특허공보 2002-29750호, 일본 공개특허공보 2002-47012호, 일본 공개특허공보 2002-60221호, 일본 공개특허공보 2002-193618호, 일본 공개특허공보 2002-249319호 등에 기재된 방법에 의해 얻어지는 산화티탄 입자를 사용할 수도 있다.
상기 산화티탄 입자의 입자경은 특별히 제한되지 않지만, 광촉매 작용의 관점에서는, 평균 분산 입자경으로, 통상적으로 20㎚ ∼ 150㎚, 바람직하게는 40㎚ ∼ 100㎚ 이다.
상기 산화티탄 입자의 BET 비표면적은 특별히 제한되지 않지만, 광촉매 작용의 관점에서는, 통상적으로 100㎡/g ∼ 500㎡/g, 바람직하게는 300㎡/g ∼ 400㎡/g 이다.
본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 산화텅스텐 입자는, 광촉매 작용을 나타내는 입자상의 산화텅스텐이라면 특별히 제한은 되지 않지만, 예를 들어, 삼산 화텅스텐〔WO3〕입자 등을 들 수 있다. 또한, 산화텅스텐 입자는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
삼산화텅스텐 입자는, 예를 들어, (i) 텅스텐산염 수용액에 산을 첨가함으로써 침전물로서 텅스텐산을 얻고, 얻어진 텅스텐산을 소성하는 방법, (ii) 메타텅스텐산암모늄, 파라텅스텐산암모늄을 가열함으로써 열분해하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
상기 산화텅스텐 입자의 입자경은 특별히 제한되지 않지만, 광촉매 작용의 관점에서는, 평균 분산 입자경으로 통상적으로 50㎚ ∼ 200㎚, 바람직하게는 80㎚ ∼ 130㎚ 이다.
상기 산화텅스텐 입자의 BET 비표면적은 특별히 제한되지 않지만, 광촉매 작용의 관점에서는, 통상적으로 5㎡/g ∼ 100㎡/g, 바람직하게는 20㎡/g ∼ 50㎡/g 이다.
본 발명의 광촉매체 분산액에 있어서, 상기 산화티탄 입자와 상기 산화텅스텐 입자의 비율 (산화티탄 입자 : 산화텅스텐 입자) 은, 질량비로, 통상적으로 4 : 1 ∼ 1 : 8, 바람직하게는 2 : 3 ∼ 3 : 2 이다.
본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 인산(염)으로서는, 인산, 혹은 그 암모늄염, 나트륨염, 칼륨염 등을 들 수 있지만, 이들 중에서도, 특히 인산2수소암모늄, 인산수소2암모늄 등의 인산암모늄염이 바람직하다. 또한, 인산(염)은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 발명의 광촉매체 분산액에 있어서는, 상기 인산(염)의 함유량은, 상기 산화티탄 입자에 대하여 0.001 ∼ 0.2 몰배이다. 바람직하게는, 0.01 몰배 이상, 0.1 몰배 이하이다. 인산(염)의 함유량이 0.001 몰배 미만이면, 분산액 중의 입자의 응집을 충분히 억제할 수 없고, 한편, 0.2 몰배를 초과하여 사용해도, 그 양에 상응한 만큼의 더 나은 효과는 얻어지지 않기 때문에, 경제적으로 불리해진다.
본 발명의 광촉매체 분산액을 구성하는 분산매는, 상기 인산(염)을 용해시키는 용매라면 특별히 제한은 없으며, 통상적으로, 물을 주성분으로 하는 수성 용매가 사용된다. 구체적으로는, 분산매는 물 단독이어도 되고, 물과 수용성 유기 용매의 혼합 용매여도 된다. 물과 수용성 유기 용매의 혼합 용매를 사용하는 경우에는, 물의 함유량이 50 질량% 이상인 것이 바람직하다. 수용성 유기 용매로서는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 수용성 알코올 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있다. 또한, 분산매는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
상기 분산매의 함유량은, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자의 합계량에 대하여, 통상적으로 5 ∼ 200 질량배, 바람직하게는 10 ∼ 100 질량배이다. 분산매가 5 질량배 미만이면, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자가 침강하기 쉬워지고, 한편, 200 질량배를 초과하면, 용적 효율 면에서 불리해지기 때문에 모두 바람직하지 않다.
본 발명의 광촉매체 분산액은, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체까지도 함유 하는 것이 바람직하다. 전자 흡인성 물질이란, 광촉매체 (즉, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자) 표면에 담지되어 전자 흡인성을 발휘할 수 있는 화합물이고, 전자 흡인성 물질의 전구체란, 광촉매체 표면에서 전자 흡인성 물질로 천이할 수 있는 화합물 (예를 들어, 광조사에 의해 전자 흡인성 물질로 환원될 수 있는 화합물) 이다. 전자 흡인성 물질이 광촉매체의 표면에 담지되어 존재하면, 광의 조사에 의해 전도대로 여기된 전자와 가전자대에 생성된 정공의 재결합이 억제되어, 광촉매 작용을 보다 높일 수 있다.
상기 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체는, Cu, Pt, Au, Pd, Ag, Fe, Nb, Ru, Ir, Rh 및 Co 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속 원자를 함유하여 이루어지는 것인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cu, Pt, Au 및 Pd 중 1 종 이상의 금속 원자를 함유하여 이루어지는 것이다. 예를 들어, 상기 전자 흡인성 물질로서는, 상기 금속 원자로 이루어지는 금속, 혹은, 이들 금속의 산화물이나 수산화물 등을 들 수 있고, 전자 흡인성 물질의 전구체로서는, 상기 금속 원자로 이루어지는 금속의 질산염, 황산염, 할로겐화물, 유기산염, 탄산염, 인산염 등을 들 수 있다.
전자 흡인성 물질의 바람직한 구체예로서는, Cu, Pt, Au, Pd 등의 금속을 들 수 있다. 또, 전자 흡인성 물질의 전구체의 바람직한 구체예로서는, Cu 를 함유하는 전구체로서, 질산구리〔Cu(NO3)2〕, 황산구리〔CuSO4〕, 염화구리〔CuCl2, CuCl〕, 브롬화구리〔CuBr2, CuBr〕, 요오드화구리〔CuI〕, 요오드산구리〔CuI2O6 〕, 염화암모늄구리〔Cu(NH4)2Cl4〕, 옥시염화구리〔Cu2Cl(OH)3〕, 아세트산구리〔CH3COOCu, (CH3COO)2Cu〕, 포름산구리〔(HCOO)2Cu〕, 탄산구리〔CuCO3〕, 옥살산구리〔CuC2O4〕, 시트르산구리〔Cu2C6H4O7〕, 인산구리〔CuPO4〕등을；Pt 를 함유하는 전구체로서, 염화백금〔PtCl2, PtCl4〕, 브롬화백금〔PtBr2, PtBr4〕, 요오드화백금〔PtI2, PtI4〕, 염화백금칼륨〔K2(PtCl4)〕, 헥사클로로백금산〔H2PtCl6〕, 아황산백금〔H3Pt(SO3)2OH〕, 산화백금〔PtO2〕, 염화테트라암민백금〔Pt(NH3)4Cl2〕, 탄산수소테트라암민백금〔C2H14N4O6Pt〕, 테트라암민백금인산수소〔Pt(NH3)4HPO4〕, 수산화테트라암민백금〔Pt(NH3)4(OH)2〕, 질산테트라암민백금〔Pt(NO3)2(NH3)4〕, 테트라암민백금테트라클로로백금〔(Pt(NH3)4)(PtCl4)〕등을；Au 를 함유하는 전구체로서, 염화금〔AuCl〕, 브롬화금〔AuBr〕, 요오드화금〔AuI〕, 수산화금〔Au(OH)2〕, 테트라클로로금산〔HAuCl4〕, 테트라클로로금산칼륨〔KAuCl4〕, 테트라브로모금산칼륨〔KAuBr4〕, 산화금〔Au2O3〕등을；Pd 를 함유하는 전구체로서, 예를 들어, 아세트산팔라듐〔(CH3COO)2Pd〕, 염화팔라듐〔PdCl2〕, 브롬화팔라듐〔PdBr2〕, 요오드화팔라듐〔PdI2〕, 수산화팔라듐〔Pd(OH)2〕, 질산팔라듐〔Pd(NO3)2〕, 산화팔라듐〔PdO〕, 황산팔라듐〔PdSO4〕, 테트라클로로팔라듐산칼륨〔K2(PdCl4)〕, 테트라브로모팔라듐 산칼륨〔K2(PdBr4)〕, 테트라암민팔라듐염화물〔Pd(NH3)4Cl2〕, 테트라암민팔라듐브롬화물〔Pd(NH3)4Br2〕, 테트라암민팔라듐질산염〔Pd(NH3)4(NO3)2〕, 테트라암민팔라듐테트라클로로팔라듐산〔(Pd(NH3)4)(PdCl4)〕, 테트라클로로팔라듐산암모늄〔(NH4)2PdCl4〕등을；각각 들 수 있다. 또한, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체는 각각 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또, 1 종 이상의 전자 흡인성 물질과 1 종 이상의 전구체를 병용해도 된다는 것은 물론이다.
상기 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체까지도 함유시키는 경우, 그 함유량은, 금속 원자 환산으로, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자의 합계량 100 질량부에 대하여, 통상적으로 0.005 ∼ 0.6 질량부, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.4 질량부이다. 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체가 0.005 질량부 미만이면, 전자 흡인성 물질에 의한 광촉매 활성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있고, 한편, 0.6 질량부를 초과하면, 오히려 광촉매 작용이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 광촉매체 분산액은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 종래 공지된 각종 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한, 첨가제는 각각 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
상기 첨가제로서는, 예를 들어, 광촉매 작용을 향상시킬 목적으로 첨가되는 것을 들 수 있다. 이러한 광촉매 작용 향상 효과를 목적으로 한 첨가제로서는, 구체적으로는, 비정질 실리카, 실리카졸, 물(水)유리, 오르가노폴리실록산 등의 규소 화합물；비정질 알루미나, 알루미나졸, 수산화알루미늄 등의 알루미늄 화합물； 제올라이트, 카올리나이트와 같은 알루미노규산염；산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 산화바륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨 등의 알칼리 토금속 산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물；인산칼슘, 몰레큘러시브, 활성탄, 유기 폴리실록산 화합물의 중축합물, 인산염, 불소계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지；등을 들 수 있다.
또한, 상기 첨가제로서는, 광촉매체 분산액을 기재 표면에 도포했을 때에 광촉매체 (산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자) 를 보다 강고하게 기재의 표면에 유지시키기 위한 바인더 등을 사용할 수도 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평8-67835호, 일본 공개특허공보 평9-25437호, 일본 공개특허공보 평10-183061호, 일본 공개특허공보 평10-183062호, 일본 공개특허공보 평10-168349호, 일본 공개특허공보 평10-225658호, 일본 공개특허공보 평11-1620호, 일본 공개특허공보 평11-1661호, 일본 공개특허공보 2004-059686호, 일본 공개특허공보 2004-107381호, 일본 공개특허공보 2004-256590호, 일본 공개특허공보 2004-359902호, 일본 공개특허공보 2005-113028호, 일본 공개특허공보 2005-230661호, 일본 공개특허공보 2007-161824호 등 참조).
본 발명의 광촉매체 분산액은, 그 수소 이온 농도가, 통상적으로 pH 2.0 ∼ pH 7.0, 바람직하게는 pH 3.0 ∼ pH 6.0 이다. 수소 이온 농도가 pH 2.0 미만이면, 산성이 지나치게 강해 취급하기 번잡하고, 한편, pH 7.0 을 초과하면, 산화텅스텐 입자가 용해될 우려가 있기 때문에 모두 바람직하지 않다. 광촉매체 분 산액의 수소 이온 농도는, 통상적으로 산을 첨가함으로써 조정하면 된다. 수소 이온 농도의 조정에 사용할 수 있는 산으로서는, 예를 들어, 질산, 염산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 옥살산 등을 들 수 있다.
(광촉매체 분산액의 제조 방법)
본 발명의 광촉매체 분산액의 제조 방법은, 인산(염)을 용해시킨 분산매 중에 산화티탄 입자를 분산시키고, 얻어진 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자를 혼합하는 것이다. 이와 같이, 산화티탄 입자를 산화텅스텐 입자와 혼합하기 전에 미리 인산(염)을 용해시킨 분산매에 분산시켜 둠으로써, 산화티탄 입자의 표면은 인산(염)이 흡착된 상태가 된다. 이 상태의 산화티탄 입자는 산화텅스텐 입자와 응집되기 어렵기 때문에, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 광촉매체 분산액은 입자의 응집이 억제된 것이 된다.
인산(염)을 용해시킨 분산매 중에 산화티탄 입자를 분산시켜 산화티탄 입자 분산액을 얻을 때에는, 양자를 혼합한 후에 다시 분산 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 분산 처리에는, 예를 들어, 매체 교반식 분산기를 사용하는 등, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또한, 산화티탄 입자를 분산시키는 인산(염) 함유 분산매를 조제할 때에는, 인산(염)의 사용량은 (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 인산(염)의 함유량의 범위로 하면 된다.
상기 산화텅스텐 입자는, 그대로 상기 산화티탄 입자 분산액에 혼합해도 되지만, 분산매 중에 분산시켜 산화텅스텐 입자 분산액으로 한 후에 상기 산화티탄 입자 분산액과 혼합하는 것이 바람직하다. 산화텅스텐 입자를 분산매에 분산 시킬 때에는, 양자를 혼합한 후에 다시 분산 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 분산 처리에는, 예를 들어, 매체 교반식 분산기를 사용하는 등, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다.
또한, 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자 분산액을 혼합하는 경우, 양 분산액에 사용하는 분산매의 종류는, 혼합 후의 분산매가 (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 분산매와 같이 되는 한 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또, 양 분산액에 있어서의 분산매의 사용량도, 최종적으로 얻어지는 광촉매체 분산액에 있어서의 분산매의 함유량이 (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 바와 같이 되는 범위라면 특별히 제한되지 않는다.
산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자를 혼합할 때에는, 양자의 사용량은, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 범위가 되도록 하면 된다.
본 발명의 광촉매체 분산액의 제조 방법은, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체를 첨가하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체의 첨가는, 상기 산화티탄 입자 분산액에 대하여 실시해도 되고, 상기 산화텅스텐 입자 분산액에 대하여 실시해도 되며, 상기 산화티탄 입자 분산액과 상기 산화텅스텐 입자 분산액 혹은 산화텅스텐 입자를 혼합한 후의 분산액에 대하여 실시해도 되지만, 높은 광촉매 활성을 얻는 관점에서는, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체는 상기 산화텅스텐 입자 분산액에 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체를 첨가하는 경우, 그 첨가량은, 최 종적으로 얻어지는 광촉매체 분산액에 있어서의 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체의 함유량이, (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 범위가 되도록 하면 된다.
상기 전자 흡인성 물질의 전구체를 첨가한 경우에는, 그 첨가 후에 광조사를 실시하는 것이 바람직하다. 조사하는 광으로서는 특별히 제한은 없으며, 가시광선이어도 되고, 자외선이어도 된다. 광조사를 실시함으로써, 광여기에 의해 생성된 전자로 인해 전구체가 환원되어 전자 흡인성 물질이 되고, 광촉매체 입자 (산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자) 의 표면에 담지된다. 또한, 상기 전구체를 첨가한 경우에, 비록 광조사를 실시하지 않더라도, 얻어진 광촉매체 분산액에 의해 형성된 광촉매체층에 광이 조사된 시점에서 전자 흡인성 물질로 변환되게 되기 때문에, 그 광촉매능이 저해되는 경우는 없다.
상기 광조사는, 상기 전구체의 첨가 후라면 어느 단계에서 실시해도 되지만, 바람직하게는 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자의 혼합 전에 실시하는 것이 바람직하다.
또, 상기 전자 흡인성 물질의 전구체를 첨가한 경우에는, 보다 효율적으로 전자 흡인성 물질을 얻을 목적에서, 광조사 전에, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 적절히 메탄올이나 에탄올이나 옥살산 등을 첨가할 수도 있다.
또한, 본 발명의 광촉매체 분산액의 제조 방법에서는, (광촉매체 분산액) 의 항에서 전술한 각종 첨가제를 첨가할 수도 있다. 이 경우, 이들 첨가제의 첨가는 어느 단계에서 실시해도 되지만, 예를 들어, 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자 분산액 혹은 산화텅스텐 입자의 혼합 후에 실시하는 것이 바람직하다.
(광촉매 기능 제품)
본 발명의 광촉매 기능 제품은, 상기 본 발명의 광촉매체 분산액을 사용하여 형성된 광촉매체층을 표면에 구비한다. 여기에서, 광촉매체층은, 광촉매 작용을 나타내는 광촉매체, 즉 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자로 이루어진다. 그리고, 본 발명의 광촉매체 분산액이 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체를 함유하는 경우에는, 당해 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체는, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자의 표면에 담지된다. 또한, 담지된 전구체는, 예를 들어 광이 조사되거나 함으로써 전자 흡인성 물질로 천이된다.
상기 광촉매체층은, 예를 들어 본 발명의 광촉매체 분산액을 기재 (제품) 의 표면에 도포한 후, 분산매를 휘발시키는 등, 종래 공지된 성막 방법에 의해 형성할 수 있다. 광촉매체층의 막두께는 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로, 그 용도 등에 따라 수백 ㎚ ∼ 수 ㎜ 까지 적절히 설정하면 된다. 광촉매체층은, 기재 (제품) 의 내표면 또는 외표면이라면 어느 부분에 형성되어 있어도 되지만, 예를 들어, 광 (가시광선) 이 조사되는 면으로서, 또한 악취 물질이 발생되는 지점과 연속 또는 단속적으로 공간적으로 연결되는 면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 기재 (제품) 의 재질은, 형성되는 광촉매체층을 실용할 만한 강도로 유지할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 플라스틱, 금속, 세라믹스, 목재, 콘크리트, 종이 등, 온갖 재료로 이루어지는 제품을 대상으로 할 수 있다.
본 발명의 광촉매 기능 제품의 구체예로서는, 예를 들어, 천장재, 타일, 유리, 벽지, 벽재, 바닥 등의 건축 자재, 자동차 내장재 (자동차용 인스트루먼트 패 널, 자동차용 시트, 자동차용 천장재), 냉장고나 에어콘 등의 가전제품, 의류나 커튼 등의 섬유 제품 등을 들 수 있다.
본 발명의 광촉매 기능 제품은, 옥외에서는 물론, 형광등이나 나트륨 램프와 같은 가시광원으로부터의 광밖에 받지 않는 옥내 환경에서도 광조사에 의해 높은 촉매 작용을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 광촉매체 분산액을, 예를 들어 병원의 천장재, 타일, 유리 등에 도포하여 건조시키면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 포름알데히드나 아세트알데히드 등의 휘발성 유기물, 알데히드류, 메르캅탄류, 암모니아 등의 악취 물질, 질소 산화물의 농도를 저감시키고, 나아가서는 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균 등을 사멸시킬 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
또한, 실시예 및 비교예에 있어서의 각 물성의 측정 및 그 광촉매 활성의 평가에 대해서는, 이하의 방법으로 실시하였다.
＜결정형＞
X 선 회절 장치 (리가쿠사 제조, 「RINT 2000/PC」) 를 사용하여 X 선 회절 스펙트럼을 측정하고, 그 스펙트럼으로부터 결정형을 결정하였다.
＜BET 비표면적＞
비표면적 측정 장치 (유아사 아이오닉스사 제조, 「모노소브」) 를 사용하여 질소 흡착법에 의해 측정하였다.
＜평균 분산 입자경＞
서브미크론 입도 분포 측정 장치 (쿨터사 제조, 「N4 Plus」) 를 사용하여 입도 분포를 측정하고, 이 장치에 부속된 소프트웨어에 의해 자동적으로 단분산 모드로 해석하여 얻어진 결과를 평균 분산 입자경 (㎚) 으로 하였다.
＜광촉매 활성의 평가 : 아세트알데히드의 분해＞
광촉매 활성은, 형광등의 광의 조사 하에서의 아세트알데히드의 분해 반응에 있어서의 1 차 반응 속도 상수를 측정함으로써 평가하였다.
먼저, 광촉매 활성 측정용 시료를 제조하였다. 즉, 유리제 샬레 (외경 70㎜, 내경 66㎜, 높이 14㎜, 용량 약 48㎖) 에, 얻어진 광촉매체 분산액을, 저면의 단위 면적당 고형분 환산의 적하량이 1g/㎡ 가 되도록 적하하고, 샬레의 저면 전체에 균일해지도록 전개하였다. 이어서, 이 샬레를 110℃ 의 건조기 내에서 대기 중에 1 시간 유지함으로써 건조시켜, 유리제 샬레의 저면에 광촉매체층을 형성하였다. 이 광촉매체층에 자외선 강도가 2mW/㎠ 가 되도록 블랙 라이트로부터의 자외선을 16 시간 조사하고, 이것을 광촉매 활성 측정용 시료로 하였다.
다음으로, 이 광촉매 활성 측정용 시료를 샬레마다 가스백 (내용적 3ℓ) 안에 넣어 밀폐시키고, 이어서 이 가스백 안을 진공으로 한 후, 산소와 질소의 체적 비가 1 : 4 인 혼합 가스 1.8ℓ 를 봉입하고, 다시 그 안에 1 용량% 로 아세트알데히드를 함유하는 질소 가스 9㎖ 를 봉입하고, 어두운 곳에서 실온 하에 1 시간 유지하였다. 그 후, 시판되는 백색 형광등을 광원으로 하여, 측정용 시료 근방에서의 조도가 1000 럭스 (미놀타사 제조, 조도계 「T-10」으로 측정) 가 되도록 가 스백 밖에서 형광등 빛을 조사하여, 아세트알데히드의 분해 반응을 실시하였다. 이 때, 측정 시료 근방의 자외광의 강도는 6.5μW/㎠ (톱콘사 제조, 자외선 강도계 「UVR-2」에 동사 (同社) 에서 제조한 수광부 「UD-36」을 장착하여 측정) 였다. 형광등의 광조사를 개시하고 나서 1.5 시간마다 가스백 안의 가스를 샘플링하여, 아세트알데히드의 농도를 가스 크로마토그래피 (시마즈 제작소사 제조, 「GC-14A」) 로 측정하였다. 그리고, 조사 시간에 대한 아세트알데히드의 잔존 농도로부터 1 차 반응 속도 상수를 산출하고, 이것을 아세트알데히드 분해능으로서 평가하였다. 이 1 차 반응 속도 상수가 클수록, 아세트알데히드의 분해능 (즉, 광촉매 활성) 이 높다고 할 수 있다.
＜광촉매 활성의 평가 : 포름알데히드의 분해＞
광촉매 활성은, 형광등의 광의 조사 하에서의 포름알데히드의 분해 반응에 있어서의 1 차 반응 속도 상수를 측정함으로써 평가하였다.
먼저, 광촉매 활성 측정용 시료를 제조하였다. 즉, 유리제 샬레 (외경 70㎜, 내경 66㎜, 높이 14㎜, 용량 약 48㎖) 에, 얻어진 광촉매체 분산액을 저면의 단위 면적당 고형분 환산의 적하량이 1g/㎡ 가 되도록 적하하고, 샬레의 저면 전체에 균일해지도록 전개하였다. 이어서, 이 샬레를 110℃ 의 건조기 내에서 대기 중에 1 시간 유지함으로써 건조시켜, 유리제 샬레의 저면에 광촉매체층을 형성하였다. 이 광촉매체층에 자외선 강도가 2mW/㎠ 가 되도록 블랙 라이트로부터의 자외선을 16 시간 조사하고, 이것을 광촉매 활성 측정용 시료로 하였다.
다음으로, 이 광촉매 활성 측정용 시료를 샬레마다 가스백 (내용적 1ℓ) 안 에 넣어 밀폐시키고, 이어서 이 가스백 안을 진공으로 한 후, 산소를 0.12ℓ 봉입하고, 다시 그 안에 농도 100ppm 으로 포름알데히드를 함유하는 질소 가스 0.48ℓ 를 봉입하고, 어두운 곳에서 실온 하에 45 분간 유지하였다. 그 후, 시판되는 백색 형광등을 광원으로 하여, 측정용 시료 근방에서의 조도가 6000 럭스 (미놀타사 제조, 조도계 「T-10」으로 측정) 가 되도록 가스백 밖에서 형광등 빛을 조사하여, 포름알데히드의 분해 반응을 실시하였다. 이 때, 측정 시료 근방의 자외광의 강도는 40μW/㎠ (톱콘사 제조, 자외선 강도계 「UVR-2」에 동사에서 제조한 수광부 「UD-36」을 장착하여 측정) 였다. 형광등의 광조사를 개시하고 나서 15 분마다 가스백 안의 가스를 샘플링하여, 포름알데히드의 농도를 가스 크로마토그래피 (애질런트 테크놀로지스사 제조, 「Agilent 3000 마이크로 GC」) 로 측정하였다. 그리고, 조사 시간에 대한 포름알데히드의 잔존 농도로부터 1 차 반응 속도 상수를 산출하고, 이것을 포름알데히드 분해능으로서 평가하였다. 이 1 차 반응 속도 상수가 클수록, 포름알데히드의 분해능 (즉, 광촉매 활성) 이 높다고 할 수 있다.
(제조예 1-산화티탄 입자 분산액의 조제)
pH 전극과, 이 pH 전극에 접속되고, 25 질량% 암모니아수를 공급하여 pH 를 일정하게 조정하는 기구를 갖는 pH 콘트롤러를 구비한 반응 용기 (즉, 이 반응 용기에서는, 용기 내의 액의 pH 가 설정값보다 낮아지면 암모니아수가 공급되기 시작하고, pH 가 설정값이 될 때까지 연속 공급된다) 에 이온 교환수 30㎏ 을 넣고, pH 콘트롤러의 설정값을 pH 4 로 하였다. 한편, 옥시황산티탄 75㎏ 을 이온 교환 수 50㎏ 에 용해시킨 후, 얻어진 수용액에 냉각 하에서 35% 과산화수소수 30㎏ 을 첨가하여 혼합 용액을 조제하였다. 이 혼합 용액을, 상기 반응 용기 안을 42rpm 으로 교반하면서, 그 반응 용기에 530㎖/분으로 첨가하고, pH 콘트롤러에 의해 반응 용기에 공급되는 암모니아수와 반응시켰다. 이 때, 반응 온도 (반응 용기의 내부 온도) 는 20℃ ∼ 30℃ 의 범위였다. 혼합 용액의 첨가가 종료된 후, 계속해서, 반응 용기 안을 교반하면서 1 시간 유지하고, 이어서 25 질량% 암모니아수를 공급하여 슬러리상의 생성물을 얻었다. 얻어진 슬러리상의 생성물을 여과하고, 린스 세정한 후, 고형물 (케이크) 을 얻었다. 또한, 반응 용기에 공급된 암모니아수의 합계량은 90㎏ 으로, 옥시황산티탄을 수산화티탄으로 바꾸기 위해 필요한 이론량의 2 배였다.
상기에서 얻어진 고형물 (케이크) 을 스테인리스제 배트 (30㎝ × 40㎝) 12 개에 2.3㎏ 씩 나눠 넣고, 이 배트 12 개를 박스형 건조기 (아사히 과학 제조, 「수퍼템프 오븐 HP-60」, 내용적 : 216 리터) 에 넣어, 40㎥/hr 의 건조 공기 유통 하, 115℃ 에서 5 시간 유지한 후, 계속해서 250℃ 에서 5 시간 유지함으로써 건조시켜, BET 표면적이 18.0㎡/g 인 건조 분말을 얻었다. 이 때의 건조기 내의 최대 수증기 분압은 27.4㎪ 였다. 얻어진 건조 분말을 350℃ 의 공기 분위기 하에서 2 시간 소성시키고, 그 후, 실온까지 냉각시켜, 입자상의 광촉매체인 산화티탄 분말을 합계 22㎏ 얻었다.
다음으로, 이온 교환수 87.6㎏ 에 인산2수소암모늄 950g (와코 특급 시약) 을 용해시키고, 추가로 상기에서 얻어진 산화티탄 분말 22㎏ 을 첨가하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 매체 교반식 분산기 (신말 엔터프라이제스 제조, 「다이노밀 KDL-PILOT A 형」) 를 사용하고, 하기의 조건에서 분산 처리하여 산화티탄 입자 분산액을 얻었다.
분산 매체 : 직경 0.3㎜ 의 지르코니아제 비드 4.2㎏
처리 온도 : 20℃
합계 처리 시간 : 약 240 분간
교반 속도 : 주속 (周速) 8m/초
유속 : 2ℓ/분
처리액 순환 : 있음
또한, 상기에서 얻어진 산화티탄 입자 분산액에, 매체 교반식 분산기 (고토부키 기켄사 제조, 「울트라 아펙스 밀 UAM-5」) 를 사용하고, 하기 조건에서 2 회째 분산 처리를 실시하였다.
분산 매체 : 직경 0.05㎜ 의 지르코니아제 비드 13㎏
처리 온도 : 20℃
합계 처리 시간 : 약 400 분간
회전수 : 2000rpm
유속 : 1ℓ/분
처리액 순환 : 있음
얻어진 산화티탄 입자 분산액 중의 인산암모늄염의 함유량은, 산화티탄 입자에 대하여 0.03 몰배이다. 또, 상기에서 얻어진 분산액을 원심 분리하여 조립 분 (粗粒分) 을 제거한 결과, 평균 분산 입자경은 84㎚ 였다. 또, 얻어진 분산액의 고형분 농도가 10 질량% 가 되도록 물로 조정한 결과, 이 분산액의 pH 는 6.9 였다. 또한, 분산 처리 전의 혼합물 중의 고형분과, 분산 처리 (상기 2 회째 분산 처리) 후의 분산액 중의 고형분에 대하여 X 선 회절 스펙트럼을 각각 측정하여 비교한 결과, 모두 결정형은 아나타제형이고, 분산 처리에 의한 결정형의 변화는 보이지 않았다.
(제조예 2-산화텅스텐 입자 분산액의 조제)
파라텅스텐산암모늄 (닛폰 무기 화학 제조) 을 공기 중 700℃ 에서 6 시간 소성하여, 입자상의 광촉매체인 산화텅스텐 분말을 얻었다.
다음으로, 이온 교환수 4㎏ 에, 상기에서 얻어진 산화텅스텐 분말 1㎏ 을 첨가하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 매체 교반식 분산기 (고토부키 기겐사 제조, 「울트라 아펙스 밀 UAM-1」) 를 사용하고, 하기의 조건에서 분산 처리하여, 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
분산 매체 : 직경 0.05㎜ 의 지르코니아제 비드 1.85㎏
교반 속도 : 주속 12.6m/초
유속 : 0.25ℓ/분
합계 처리 시간 : 약 50 분
얻어진 산화텅스텐 입자 분산액에 있어서의 산화텅스텐 입자의 평균 분산 입자경은 114㎚ 였다. 또, 얻어진 분산액의 고형분 농도가 10 질량% 가 되도록 물로 조정한 결과, 이 분산액의 pH 는 3.0 이었다. 또, 이 분산액의 일부를 진 공 건조시킴으로써 얻어진 고형분의 BET 비표면적은 34㎡/g 였다. 또한, 분산 처리 전의 혼합물 중의 고형분과 분산 처리 후의 분산액 중의 고형분에 대하여, X 선 회절 스펙트럼을 각각 측정하여 비교한 결과, 모두 결정형은 WO3 이고, 분산 처리에 의한 결정형의 변화는 보이지 않았다.
(실시예 1)
제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액과, 제조예 2 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액을 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여, 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.8 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.095h-1 이었다.
(비교예 1)
제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액 대신에, 시판되는 산화티탄 입자 분산액 (이시하라 산업사 제조, 「STS-01」, 질산 함유, 평균 분산 입자경 : 50㎚) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 조작하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 1.9 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 응집 입자가 생성되어, 고액 분리가 일어났다.
(실시예 2)
제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액과 제조예 2 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액을 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하였다. 이어서, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.03 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 5 질량% 가 되도록 첨가하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
또한, 상기 광촉매체 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 초고압 수은등 (우시오 전기 제조, 램프 하우스 : 「MPL-25101」, 초고압 수은등 : 「USH-250BY」, 램프 전원 : 「HB-25103BY」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 2 시간 실시함으로써, 광촉매체 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여 광촉 매체 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 4.6 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.129h-1 이었다.
(실시예 3)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액의 사용량을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
또한, 상기 광촉매체 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 광촉매체 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 4.5 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.132h-1 이었다.
(실시예 4)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액의 사용량을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.1 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
또한, 상기 광촉매체 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 광촉매체 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 4.3 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.128h-1 이었다.
(실시예 5)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액 대신에, 테트라클로로금산 (HAuCl4) 수용액을, 테트라클로로금산이 금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.03 질량부가 되도록 첨가한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
또한, 상기 광촉매체 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 광촉매체 분산액 중의 테트라클로로금산을 금으로 환원하여, 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 4.1 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.109h-1 이었다.
(실시예 6)
제조예 2 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.03 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 6.5 질량% 가 되도록 첨가하여 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 3.3 질량부 (고형분 농도 3.3 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금의 함유량은, 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.015 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.6 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.131h-1 이었다.
(실시예 7)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액의 사용량을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 6 과 동일하게 조작하여 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산 화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금의 함유량은, 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.03 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.6 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.125h-1 이었다.
(실시예 8)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액의 사용량을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.12 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 6 과 동일하게 조작하여 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100 ㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금의 함유량은, 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.5 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.114h-1 이었다.
(실시예 9)
헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액의 사용량을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.2 질량부가 되도 록 한 것 이외에는, 실시예 6 과 동일하게 조작하여 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금의 함유량은, 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.1 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.3 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매 체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.120h-1 이었다.
(실시예 10)
제조예 2 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 테트라클로로금산 (HAuCl4) 수용액을, 테트라클로로금산이 금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.03 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 6.5 질량% 가 되도록 첨가하여, 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 3.3 질량부 (고형분 농도 3.3 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 테트라클로로금산을 금으로 환원하여, 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 금의 함유량은, 금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.015 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.5 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.106h-1 이었다.
(실시예 11)
테트라클로로금산 (HAuCl4) 수용액의 사용량을, 테트라클로로금산이 금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.12 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 10 과 동일하게 조작하여 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 테트라클로로금산을 금으로 환원하여, 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 금의 함유량은, 금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.5 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.141h-1 이었다.
(실시예 12)
테트라클로로금산 (HAuCl4) 수용액의 사용량을, 테트라클로로금산이 금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.2 질량부가 되도록 한 것 이외에는, 실시예 10 과 동일하게 조작하여 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 였다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 테트라클로로금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 22.5g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 실시예 2 와 동일하게 조작하여 광조사를 실시함으로써, 분산액 중의 테트라클로로금산을 금으로 환원하여, 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 1 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 금의 함유량은, 금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.1 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 4.4 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상 수는 0.146h-1 이었다.
(제조예 3-산화티탄 입자 분산액의 조제)
인산2수소암모늄 (와코 특급 시약) 0.086g 을 물 47.1g 에 용해시키고, 얻어진 인산2수소암모늄 수용액에, 황산티타닐의 가열 가수분해에 의해 얻어진 메타티탄산의 고형물 (케이크) (TiO2 로서 고형분 농도 46.8 질량%) 12.82g 을 혼합하였다. 이 때, 인산2수소암모늄의 양은, 메타티탄산 1 몰에 대하여 0.01 몰이었다. 얻어진 혼합물을 매체 교반식 분쇄기 (이가라시 기계 제작소 제조, 「4TSG-1/8」) 를 사용하고, 하기의 조건에서 분산 처리하여, 산화티탄 입자 분산액을 얻었다.
분산 매체 : 직경 0.05㎜ 의 지르코니아제 비드 190g
처리 온도 : 20℃
처리 시간 : 1 시간
회전수 : 2000rpm
얻어진 산화티탄 입자 분산액 중의 산화티탄 입자의 평균 분산 입자경은 92㎚ 이고, 분산액의 pH 는 7.8 이었다. 또한, 분산 처리 전의 혼합물과 분산 처리 후의 분산액의 일부를 진공 건조시켜 고형분을 얻고, 각 고형분의 X 선 회절 스펙트럼을 각각 측정하여 비교한 결과, 모두 결정형은 아나타제형이고, 분산 처리에 의한 결정형의 변화는 보이지 않았다.
(제조예 4-산화텅스텐 입자 분산액의 조제)
이온 교환수 4㎏ 에 입자상의 광촉매체인 산화텅스텐 분말 (닛폰 무기 화학 제조) 1㎏ 을 첨가하고 혼합하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 매체 교반식 분산기 (고토부키 기겐사 제조, 「울트라 아펙스 밀 UAM-1」) 를 사용하고, 하기의 조건에서 분산 처리하여, 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
분산 매체 : 직경 0.05㎜ 의 지르코니아제 비드 1.85㎏
교반 속도 : 주속 12.6m/초
유속 : 0.25ℓ/분
합계 처리 시간 : 약 50 분
얻어진 산화텅스텐 입자 분산액에 있어서의 산화텅스텐 입자의 평균 분산 입자경은 118㎚ 였다. 또, 이 분산액의 일부를 진공 건조시켜 고형분을 얻은 결과, 얻어진 고형분의 BET 비표면적은 40㎡/g 였다. 또한, 분산 처리 전의 혼합물에 대해서도 마찬가지로 진공 건조시켜 고형분을 얻고, 분산 처리 전의 혼합물의 고형분과 분산 처리 후 분산액의 고형분에 대하여 X 선 회절 스펙트럼을 각각 측정하여 비교한 결과, 모두 결정형은 WO3 이고, 분산 처리에 의한 결정형의 변화는 보이지 않았다. 이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
(실시예 13)
제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.12 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 6.25 질량% 가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 11.4 질량부 (고형분 농도 11.4 질량%) 였다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 480g 을 1ℓ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 3 시간 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 2.4 였다. 이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금의 함유량은, 백금 원자 환산으로 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 은 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 이고, pH 는 3.6 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매 체층의 광촉매 활성 (아세트알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.182h-1 이었다.
(실시예 14)
제조예 4 에서 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.644h-1 이었다.
(실시예 15)
제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.096 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 을 물에 의해 10.2 질량부 (고형분 농도 10.2 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액에, 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액 (PdCl2 분말 0.252g 을 농도 1mol/ℓ 의 염산 수용액 9.41g 과 물 90.43g 으로 이루어지는 수용액에 용해) 을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.024 질량부가 되도록 첨가하고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자와의 합계량) 은 10.0 질량부 (고형분 농도 10.0 질량%) 이었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 2.2 였다.
이어서, 상기 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금 및 팔라듐의 함유량은, 백금 및 팔라듐 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 각각 0.048 질량부와 0.012 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다. pH 는 3.9 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 1.05h-1 이었다.
(실시예 16)
제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.096 질량부가 되도록 첨가하고, 계속해서, 실시예 15 의 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.024 질량부가 되도록 첨가하였다. 그 후, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 및 염화팔라듐 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 을 물에 의해 10.0 질량부 (고형분 농도 10.0 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 및 염화팔라듐 함유 산화텅스텐 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 1 시간 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 백금 및 팔라듐 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 2.3 이었다.
이어서, 상기 백금 및 팔라듐 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금 및 팔라듐의 함유량은, 백금 및 팔라듐 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 각각 0.048 질량부와 0.012 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다. pH 는 3.9 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.959h-1 이었다.
(실시예 17)
제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.048 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 을 물에 의해 10.5 질량부 (고형분 농도 10.5 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액에, 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.072 질량부가 되도록 첨가하고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자와의 합계량) 은 10.0 질량부 (고형분 농도 10.0 질량%) 이었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 2.0 이었다.
이어서, 상기 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금 및 팔라듐의 함유량은, 백금 및 팔라듐 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 각각 0.024 질량부와 0.036 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다. pH 는 3.8 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.976h-1 이었다.
(실시예 18)
제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액을, 헥사클로로백금산이 백금 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.024 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 을 물에 의해 10.7 질량부 (고형분 농도 10.7 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 헥사클로로백금산 함유 산화텅스텐 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 헥사클로로백금산을 백금으로 환원하여, 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이어서, 상기 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액에, 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화텅스텐 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.096 질량부가 되도록 첨가하고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 2.0 이었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화텅스텐 입자의 양) 은 10.0 질량부 (고형분 농도 10.0 질량%) 이었다.
이어서, 상기 팔라듐 및 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액과, 제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 백금 및 팔라듐의 함유량은, 백금 및 팔라듐 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 각각 0.012 질량부와 0.048 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다. pH 는 3.7 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매 체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.982h-1 이었다.
(실시예 19)
제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액에, 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화티탄 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.12 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 염화팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자의 양) 을 물에 의해 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 염화팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 1 시간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 7.3 이었다.
이어서, 상기 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 팔라듐 및 백금의 함유량은, 팔라듐 및 백금 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사 용량 100 질량부에 대하여 모두 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 3.8 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 1.08h-1 이었다.
(실시예 20)
실시예 19 에서 얻은 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 3 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 팔라듐 및 백금의 함유량은, 팔라듐 및 백금 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여, 각각 0.09 질량부 및 0.03 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 4.5 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매 체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 1.79h-1 이었다.
(실시예 21)
제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액에, 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화티탄 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 염화팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자의 양) 을, 물로 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 조정하였다.
이어서, 상기 염화팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 1 시간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 7.8 이었다.
이어서, 상기 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 팔라듐 및 백금의 함유량은, 팔라듐 및 백금 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사 용량 100 질량부에 대하여, 팔라듐이 0.03 질량부, 백금이 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 4.0 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.901h-1 이었다.
(실시예 22)
실시예 19 에서 얻은 팔라듐 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 3 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 팔라듐 및 백금의 함유량은, 팔라듐 및 백금 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여, 각각 0.045 질량부 및 0.03 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 4.8 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매 체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.978h-1 이었다.
(실시예 23)
제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액에, 테트라클로로금산 (HAuCl4) 수용액을, 테트라클로로금산이 금 원자 환산으로 산화티탄 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 되도록 첨가하고, 추가로 메탄올을 그 농도가 전체 용매의 1.1 질량% 가 되도록 첨가하여, 테트라클로로금산 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자의 양) 은 5.1 질량부 (고형분 농도 5.1 질량%) 이었다.
이어서, 상기 테트라클로로금산 함유 산화티탄 입자 분산액 30g 을 100㎖ 비커로 옮기고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 테트라클로로금산을 금으로 환원하여, 금 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다.
이어서, 상기 금 함유화 티탄 입자 분산액에, 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 (PdCl2) 의 염산 수용액을, 염화팔라듐이 팔라듐 원자 환산으로 산화티탄 입자의 사용량 100 질량부에 대하여 0.06 질량부가 되도록 첨가하고, 교반하면서, 고압 수은등 (우시오 전기 제조, 고압 수은등 : 「UM-102」, 고압 수은 램프 점등 장치 : 「UM-103B-B」) 으로 광조사 (자외선 조사) 를 30 분간 실시함으로써, 분산액 중의 염화팔라듐을 팔라듐으로 환원하여, 팔라듐 및 금 함유 산화티탄 입자 분산액을 얻었다. 이 광조사 후의 광촉매체 분산액의 pH 는 7.7 이었다. 이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 이 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자의 양) 은 5.00 질량부 (고형분 농도 5.00 질량%) 이었다.
이어서, 상기 팔라듐 및 금 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 금, 팔라듐 및 백금의 함유량은, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여, 금과 팔라듐이 원자 환산으로 0.03 질량부, 백금이 원자 환산으로 0.06 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 4.2 였다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 1.20h-1 이었다.
(실시예 24)
실시예 21 에서 얻은 팔라듐 및 금 함유 산화티탄 입자 분산액과, 실시예 13 에서 얻은 백금 함유 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 3 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하여 (이로써, 분산액 중의 금, 팔라듐 및 백금의 함유량은, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여, 금과 팔라듐이 원자 환산으로 0.045 질량부, 백금이 원자 환산으로 0.03 질량부가 됨), 광촉매체 분산액을 얻었다. 이 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 을 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 로 물로 조정하였다. pH 는 5.1 이었다.
얻어진 광촉매체 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 1.89h-1 이었다.
(실시예 25)
제조예 3 에서 얻은 산화티탄 입자 분산액과 제조예 4 에서 얻은 산화텅스텐 입자 분산액을, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 비율이 1 : 1 (질량비) 이 되도록 혼합하였다. 다음으로, 이 분산액에, 헥사클로로백금산 (H2PtCl6) 수용액과 실시예 15 에서 사용한 염화팔라듐 수용액을, 헥사클로로백금산 및 염화팔라듐이, 백금 및 팔라듐 원자 환산으로, 산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계 사용량 100 질량부에 대하여 각각 0.048 질량부와 0.012 질량부가 되도록 첨가하여, 헥사클로로백금산 및 염화팔라듐 함유 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다.
이 분산액에 물을 첨가하여, 광촉매체 분산액 100 질량부 중에 함유되는 고형분 (산화티탄 입자와 산화텅스텐 입자의 합계량) 이 5 질량부 (고형분 농도 5 질량%) 가 되도록 물로 조정하여, 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자 분산액을 얻었다. pH 는 3.8 이었다. 이 시점에서, 얻어진 분산액을 20℃ 에서 3 시간 보관한 결과, 보관 중에 고액 분리는 보이지 않았다. 또, 얻어진 광촉매체 분산액을 사용하여 형성한 광촉매체층의 광촉매 활성 (포름알데히드의 분해) 을 평가한 결과, 1 차 반응 속도 상수는 0.813h-1 이었다.
(참고예 1)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 천장재에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 아세톤, 톨루엔 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 2)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 타일에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 3)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 유리에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 4)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 벽지에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 5)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 바닥에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 6)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 자동차용 인스트루먼트 패널, 자동차용 시트, 자동차 천장재 등의 자동차 내장재의 표면에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 차내 조명에 의한 광조사에 의해, 차내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 7)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 에어콘의 표면에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명에 의한 광조사에 의해, 옥내 공간에 있어서의 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 아세톤 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.
(참고예 8)
실시예 1 ∼ 25 에서 얻은 광촉매체 분산액을 각각 냉장고에 도포하고, 그 후, 건조시켜 분산매를 휘발시켜서 표면에 광촉매체층을 형성하면, 옥내 조명이나 냉장고 내의 광원에 의한 광조사에 의해, 냉장고에 있어서의 에틸렌 등의 휘발성 유기물 농도나 악취 물질의 농도를 저감시킬 수 있고, 또한 황색 포도상구균이나 대장균 등의 병원균을 사멸시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 산화티탄 입자, 산화텅스텐 입자, 인산(염) 및 분산매를 함유하는 광촉매체 분산액에 있어서,
    상기 인산(염)의 함유량이, 상기 산화티탄 입자에 대하여 0.001 몰배 ∼ 0.2 몰배인 것을 특징으로 하는 광촉매체 분산액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전자 흡인성 물질 또는 그 전구체까지도 함유하는 광촉매체 분산액.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체는, Cu, Pt, Au, Pd, Ag, Fe, Nb, Ru, Ir, Rh 및 Co 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속 원자를 함유하는 광촉매체 분산액.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 흡인성 물질 또는 그 전구체가, 금속 원자 환산으로, 상기 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자의 합계량 100 질량부에 대하여 0.005 질량부 ∼ 0.6 질량부 함유되어 있는 광촉매체 분산액.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산(염)은 인산, 인산암모늄염, 인산나트륨염 및 인산칼륨염으로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 광촉매체 분산액.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화티탄 입자의 평균 분산 입자경은, 20㎚ ∼ 150㎚ 인 광촉매체 분산액.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화티탄 입자의 BET 비표면적은, 100㎡/g ∼ 500㎡/g 인 광촉매체 분산액.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화텅스텐 입자의 평균 분산 입자경은, 50㎚ ∼ 200㎚ 인 광촉매체 분산액.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화텅스텐 입자의 BET 비표면적은, 5㎡/g ∼ 100㎡/g 인 광촉매체 분산액.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화티탄 입자와 상기 산화텅스텐 입자의 질량비는 4 : 1 ∼ 1 : 8 인 광촉매체 분산액.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산매의 질량은, 상기 산화티탄 입자 및 산화텅스텐 입자의 합계 질량에 대하여 5 배 ∼ 200 배인 광촉매체 분산액.
  12. 제 1 항에 있어서,
    수소 이온 농도는, pH 2.0 ∼ pH 7.0 인 광촉매체 분산액.
  13. 광촉매체 분산액의 제조 방법에 있어서,
    인산(염)을 용해시킨 분산매 중에 산화티탄 입자를 분산시켜 산화티탄 입자 분산액을 얻고, 얻어진 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자를 혼합하는 것을 특징으로 하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 산화텅스텐 입자는, 분산매 중에 분산시켜 산화텅스텐 입자 분산액으로 한 후에 상기 산화티탄 입자 분산액과 혼합하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    전자 흡인성 물질 또는 그 전구체를 첨가하는 공정을 포함하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    전자 흡인성 물질 또는 그 전구체를, 상기 산화텅스텐 입자 분산액에 첨가하는 공정을 포함하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 전자 흡인성 물질의 전구체를 첨가한 후에, 광조사를 실시하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광조사는, 산화티탄 입자 분산액과 산화텅스텐 입자의 혼합 전에 실시하는 광촉매체 분산액의 제조 방법.
  19. 표면에 광촉매체층을 구비하는 광촉매 기능 제품에 있어서,
    상기 광촉매체층이 제 1 항에 기재된 광촉매체 분산액을 사용하여 형성되는 광촉매 기능 제품.
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