氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液、其制造方法、及在表面具有光催化薄膜的构件的制作方法_2

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述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液,其特征在 于,还含有粘结剂。
[0025] [7][6]所述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液,其特征在于,粘结剂为硅化 合物系粘结剂。
[0026] [8]构件,其中,在表面具有使用[1]~[7]的任一项所述的氧化钛-氧化钨复合光 催化微粒分散液形成的光催化薄膜。
[0027] [ 9 ]氧化钛_氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法,其特征在于,具有:
[0028] (1)由原料钛化合物、铜化合物、碱性物质、过氧化氢和水性分散介质制造含有铜 化合物的前体水溶液的工序;
[0029] (2)将在上述(1)的工序中制造的含有铜化合物的前体水溶液在0.12~4.5MPa下、 80~250 °C下加热1~300分钟,得到含有铜的氧化钛微粒分散液的工序;和
[0030] (3)将上述(2)的工序中制造的含有铜的氧化钛微粒分散液和氧化钨微粒分散液 混合的工序。
[0031] [10] [9]所述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法,其特征在于, 上述(3)的工序中使用的氧化钨微粒分散液是采用珠磨机使氧化钨粉末在水性分散介质中 微粉碎、分散而制造的。
[0032] [11][9]或[10]所述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法,其特征 在于,在上述(2)的工序中得到的含有铜的氧化钛微粒分散液中的过氧钛成分的含量,相对 于氧化钛微粒,为〇. 05~2质量%。
[0033] [12][10]或[11]所述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法,其特 征在于,珠磨机中使用的珠粒是直径5~100μπι的氧化锆制球状珠粒。
[0034]发明的效果
[0035] 根据本发明,能够提供包含含有铜的氧化钛微粒的氧化钛-氧化钨复合光催化微 粒分散液、其制造方法、及在表面具有使用该分散液形成的光催化薄膜的构件,所述分散液 能够简便地制作即使仅在可见光(400~800nm)下也显现光催化活性、显示高的抗菌性能、 并且对于热、紫外线暴露铜的配位状态稳定而不易变性、耐久性高的光催化薄膜的。
【具体实施方式】
[0036] 以下对本发明的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液、其制造方法、和在表面具 有使用该分散液形成的光催化薄膜的构件详细说明。
[0037][氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液]
[0038]本发明的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液可采用例如后述的制造方法得 到,是在水性分散介质中分散有i)含有过氧钛成分和铜成分的氧化钛微粒和ii)氧化钨微 粒这2种光催化微粒的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液。
[0039]在此,对于氧化钛微粒,通常已知金红石型、锐钛矿型、板钛矿型这3种,优选主要 利用锐钛矿型和金红石型。应予说明,在此所说的"主要",通常在氧化钛微粒结晶全体中为 50质量%以上、优选地70质量%以上、更优选地90质量%以上,可为100质量%。
[0040] 此外,作为将i)的氧化钛微粒和i i)的氧化钨微粒分散的水性分散介质,使用水性 溶剂。作为水性溶剂,可列举水、以及水和以任意的比例混合的亲水性有机溶剂的混合溶 剂。作为水,优选例如脱离子水、蒸馏水、纯水等。作为亲水性有机溶剂,优选例如甲醇、乙 醇、异丙醇等醇。这种情况下,亲水性有机溶剂的混合比例,在水性分散介质中为〇~50质 量%,更优选为〇~20质量%,进一步优选为0~10质量%。其中,从生产率、成本等方面出 发,最优选纯水。
[0041] i)的氧化钛微粒中,氧化钛微粒中含有的铜成分用于提高光催化薄膜的抗菌性能 和可见光响应性,只要由铜化合物衍生即可,可列举例如铜的金属、氧化物、氢氧化物、硝酸 盐、硫酸盐、卤化物、络合物等,可将这些的1种或2种以上组合使用。
[0042]这样的氧化钛微粒中的铜成分的含量,以与氧化钛的摩尔比(Ti/Cu)计,为1~1, 〇〇〇,优选为10~200,更优选为20~100。这是因为,摩尔比不到1的情况下,有时氧化钛结晶 的含有比例降低,无法充分地发挥光催化效果,超过1,〇〇〇的情况下,有时可见光响应性变 得不充分。
[0043] 在此,铜成分并不是简单地在氧化钛微粒中混合、吸附或负载等,优选尽可能地不 从氧化钛微粒分离、脱离地含有,特别优选在氧化钛微粒的晶格中固溶而进入。这是因为, 通过将铜成分固溶,对于暴露于热、紫外线,铜的配位状态稳定且不易变性,能够形成耐久 性高的光催化薄膜。这样的铜成分的固溶形态能够采用后述的氧化钛-氧化钨复合光催化 微粒分散液的制造方法得到。应予说明,一部分的铜成分可从氧化钛微粒分离、脱离,在分 散液中溶解和/或分散。
[0044] i)的氧化钛微粒中,在氧化钛微粒中含有的过氧钛成分具有使氧化钛微粒在水性 分散介质中良好地分散的作用,意味着包含过氧钛、即Ti-O-O-Ti键的氧化钛系化合物(也 包含过氧钛络合物。)。这样的过氧钛成分,例如,在后述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒 分散液的制造方法中的(1 )、(2)的工序组成的含有铜的氧化钛微粒分散液的合成过程、即、 使原料钛化合物、碱性物质、过氧化氢在水性分散介质中反应时生成。
[0045] 这样的过氧钛成分优选不仅包含在i)的氧化钛微粒中,而且也在该微粒分散的水 性分散介质中含有。
[0046] 特别地,后述的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法中的(1 )、(2)的 工序中得到的含有铜的氧化钛微粒分散液中的过氧钛成分的含量,相对于氧化钛微粒的总 量,为0.05~2质量%,优选为0.05~1质量%。这是因为,浓度不到0.05质量%的情况下,有 时氧化钛微粒容易凝聚,超过2质量%的情况下,有时由该分散液得到的光催化薄膜的光催 化效果变得不充分。
[0047] 氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液中,i)的氧化钛微粒采用使用了激光的动 态散射法测定的体积基准的50%累积分布直径(D 5Q)(以下有时称为"平均粒径"。)优选为5 ~30nm,更优选为5~20nm,进一步优选为5~15nm。这是因为,平均粒径不到5nm的情况下, 有时光催化活性变得不充分,超过30nm的情况下,与氧化钨的复合化的效果降低。应予说 明,作为测定平均粒径的装置,能够使用例如于/卜歹V々UPA-EX150(日机装(株)制)、LA-910(堀场制作所(株)制)等。
[0048] 此外,对于同样地测定的ii)的氧化妈微粒,优选平均粒径为5~I,OOOnm,更优选 为10~300nm,进一步优选为50~200nm。这是因为,平均粒径不到5nm的情况下,有时光催化 活性变得不充分,超过l,〇〇〇nm的情况下,氧化钨微粒容易沉淀,与氧化钛的复合化的效果 降低。
[0049] 应予说明,i)的氧化钛微粒和ii)的氧化钨微粒的各自的平均粒径的测定通常是 在复合化前(为混合前,包含各自的微粒的分散液的状态)测定。
[0050] 氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的氧化钛微粒与氧化钨微粒的合计的浓 度,优选为0.01~20质量%,特别优选为0.5~10质量%。这是因为,通过设为这样的浓度范 围,适于原样使用该分散液,形成所需厚度的光催化薄膜。
[0051] [氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法]
[0052] 关于本发明的氧化钛-氧化钨复合光催化微粒分散液的制造方法,最终地,以在水 性分散介质中分散有i)含有过氧钛成分和铜成分的氧化钛微粒和ii)氧化钨微粒这2种的 光催化微粒的状态得到,其具有以下的工序(1)~(3)。
[0053] (1)由原料钛化合物、铜化合物、碱性物质、过氧化氢和水性分散介质制造含有铜 化合物的前体水溶液的工序;
[0054] (2)将上述(1)的工序中制造的含有铜化合物的前体水溶液在0.12~4.5MPa下、在 80~250 °C下加热,得到含有铜的氧化钛微粒分散液的工序;
[0055] (3)将上述(2)的工序中制造的含有铜的氧化钛微粒分散液与氧化钨微粒分散液 混合的工序。
[0056] ?工序(1):
[0057] 工序(1)中,通过使原料钛化合物、铜化合物、碱性物质和过氧化氢在水性分散介 质中反应,从而制造含有铜化合物的前体水溶液。作为反应方法,可以是在水性分散介质中 的原料钛化合物中添加碱性物质而制成氢氧化钛,将杂质离子除去,添加过氧化氢使其溶 解后,添加铜化合物,制成含有铜化合物的前体水溶液的方法,也可以是在水性分散介质中 的原料钛化合物中添加铜化合物后添加碱性物质而制成含有铜的氢氧化钛,将杂质离子除 去后添加过氧化氢、溶解而制成含有铜化合物的前体水溶液的方法。
[0058]在此,作为原料钛化合物,可列举例如钛的盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐等无机酸盐,钛 的甲酸、柠檬酸、草酸、乳酸、乙醇酸等的有机酸盐、通过在它们的水溶液中添加碱并水解而 使其析出的氢氧化钛等,可将这些中的1种或2种以上组合使用。
[0059] 作为铜化合物、水性分散介质,各自以成为上述的配合的方式使用上述的物质。再 有,由原料钛化合物和水性分散介质形成的原料钛化合物水溶液的浓度优选为60质量%以 下,特别优选为30质量%以下。适当选择浓度的下限,通常优选为1质量%以上。
[0060] 碱性物质用于使原料钛化合物成为氢氧化钛的同时使前体成分在水性分散介质 中稳定化,可列举例如氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属或碱土类金属的氢氧化物、氨、链烷醇 胺、烷基胺等胺化合物,以使原料钛化合物水溶液的pH成为7以上、特别是PH7~10的量添 加、使用。再有,碱性物质可与上述水性分散介质一起形成适当的浓度的水溶液而使用。
[0061] 过氧化氢用于将上述原料钛化合物或氢氧化钛溶解,通常,以过氧化氢水的形态 使用。过氧化氢的添加量优选为Ti、Cu的合计摩尔数的1.5~10倍摩尔。此外,添加该过氧化 氢而将原料钛化合物或氢氧化钛溶解的反应中的反应温度优选为5~60°C,反应时间优选 为30分钟~24小时。
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