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JP3211083B2 - Photocatalyst - Google Patents
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JP3211083B2 - Photocatalyst - Google Patents

Photocatalyst

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JP3211083B2
JP3211083B2 JP12480191A JP12480191A JP3211083B2 JP 3211083 B2 JP3211083 B2 JP 3211083B2 JP 12480191 A JP12480191 A JP 12480191A JP 12480191 A JP12480191 A JP 12480191A JP 3211083 B2 JP3211083 B2 JP 3211083B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、殺菌,脱臭,排水処
理,藻の成育抑止,各種有機化学反応等に用いられる光
触媒体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocatalyst used for sterilization, deodorization, wastewater treatment, inhibition of algae growth, various organic chemical reactions, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体にそのバンドギャップ以上のエネ
ルギーを有するしかるべき波長の光を照射すると、光励
起により、価電子帯から伝導体に電子が移行すると同時
に、価電子帯に正孔が生成し、いわゆる電荷分離が起こ
る。また半導体に光を照射しつつ水あるいは溶液を接触
させると、ショットキーバリヤに類似した接合が形成さ
れ、半導体がn型の場合には正孔が、p型の場合には電
子が、それぞれ半導体の固−液界面側の表面に集まって
くることはよく知られている。そして、n型半導体の場
合には、正孔が水あるいは溶液種から電子を引き抜き、
その結果水が分解したり、溶液中の溶質が酸化される。
また、p型半導体の場合には、電子が隣接する水あるい
は溶液種に付与され、その水あるいは溶液種の還元反応
が起こる。このように、光酸化還元反応を促進する半導
体を特に半導体光触媒あるいは、単に光触媒という。
2. Description of the Related Art When a semiconductor is irradiated with light of an appropriate wavelength having energy greater than its band gap, electrons are transferred from the valence band to the conductor by photoexcitation, and at the same time, holes are generated in the valence band. So-called charge separation occurs. When a semiconductor is irradiated with light while being brought into contact with water or a solution, a junction similar to a Schottky barrier is formed. When the semiconductor is n-type, holes are formed. When the semiconductor is p-type, electrons are formed. It is well known that they gather on the surface on the solid-liquid interface side. Then, in the case of an n-type semiconductor, holes extract electrons from water or a solution species,
As a result, water is decomposed and solutes in the solution are oxidized.
In the case of a p-type semiconductor, electrons are given to adjacent water or solution species, and a reduction reaction of the water or solution species occurs. Such a semiconductor that promotes the photooxidation-reduction reaction is particularly called a semiconductor photocatalyst or simply a photocatalyst.

【0003】従来、光触媒を用いた酸化還元反応もしく
は酸化還元反応操作としては、水の分解反応、微生物を
殺す反応、脱臭反応、殺菌反応、水の浄化排水処理その
他各種有機化学反応などが提案されている。光触媒とし
ては、具体的には、n型半導体としての酸化チタンが、
その化学的安定性の故に最も広く使用されている。酸化
チタンは、粉末状で溶液に懸濁された形で用いられる場
合と、何らかの基体上に担持した形で使用される場合と
がある。光触媒の活性という見地からみると、その表面
積の大きさから、一般に前者の方がより活性であるが、
実用的見地からすると、その取扱い易さからいって前者
より後者の方を採用せざるを得ない場合が多い。
Conventionally, as a redox reaction or a redox reaction operation using a photocatalyst, a water decomposition reaction, a reaction for killing microorganisms, a deodorization reaction, a sterilization reaction, a water purification wastewater treatment, and various other organic chemical reactions have been proposed. ing. As the photocatalyst, specifically, titanium oxide as an n-type semiconductor,
Most widely used because of its chemical stability. Titanium oxide may be used in the form of a powder suspended in a solution or in the form of being supported on some substrate. From the viewpoint of photocatalytic activity, the former is generally more active because of its surface area,
From a practical point of view, it is often necessary to adopt the latter rather than the former because of its ease of handling.

【0004】光触媒を基体に担持する方法としては、種
々提案されている。例えば、(A)ニトロセルロース、
ガラス、ポリ塩化ビニル、ナイロン、メタクリル樹脂,
ポリプロピレン等の光透過性物質材料からなるフィルム
状、ビーズ状、ボード状、繊維状等の形状の基体に酸化
チタン微粉末を付着させる方法(特開昭62−6686
1)、(B)多孔性ガラス支持体にチタン(IV)テトラ
ブトキシオキサイドのアルコール溶液を含浸し、加熱し
て、アナターゼ型の酸化チタンにすることによって多孔
性ガラス支持体に保持・固定する方法(特開平2−50
154)、(C)色素または金属錯体などの光増感剤を
側鎖としてもつ多孔性高分子膜(例えば、ポリフッ化エ
チレン樹脂)中に圧入、含浸、沈着等の方法により、半
導体触媒粉末を保持・固定する方法(特開昭58−12
5602)、(D)ポリプロピレン繊維あるいはセラミ
ックからなる濾過フィルターに酸化チタンを担持する方
法(特開平2−68190)、(E)石英、ガラス、プ
ラスチックの繊維のからみの中に酸化チタン粉末を保持
・固定しその両面を光透過性のガラスでおさえつける方
法(アメリカ特許、4,888,101)、(F)アル
ミナ基板に白金をスパッタリング法により固着させ、そ
の上にアナターゼ型の酸化チタン粉末とメチルメタクリ
レートの有機溶媒溶液との混合分散液をスピンコーティ
ング法により塗着し、しかるのちに結着剤としてのメチ
ルメタクリートを加熱分解するとともにアナターゼ型の
酸化チタンをルチル型の酸化チタンにする方法《ロバー
ト,イー,ヘトリック −Robert E. Hetrick, Applied
Physics Communications, 5,(3), 177-187(1985)》,
(G)ポリエステル布の表面に酸化チタンを低温溶射方
法で溶射担持する方法(桜田司、表面技術41巻,10
号,P60(1990))などが提案されている。
Various methods have been proposed for supporting a photocatalyst on a substrate. For example, (A) nitrocellulose,
Glass, polyvinyl chloride, nylon, methacrylic resin,
A method in which titanium oxide fine powder is adhered to a film-like, bead-like, board-like, fiber-like, or other substrate made of a light-transmitting material such as polypropylene (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-6686).
1), (B) a method in which a porous glass support is impregnated with an alcohol solution of titanium (IV) tetrabutoxy oxide, heated and converted to anatase-type titanium oxide to be held and fixed to the porous glass support. (Japanese Patent Laid-Open No. 2-50
154), (C) The semiconductor catalyst powder is pressed into a porous polymer film (for example, polyfluoroethylene resin) having a photosensitizer such as a dye or a metal complex as a side chain, by impregnation, deposition, or the like. Method of holding and fixing (Japanese Patent Laid-Open No. 58-12 / 1983)
5602), (D) a method of supporting titanium oxide on a filtration filter made of polypropylene fiber or ceramic (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-68190), (E) holding titanium oxide powder in a bundle of quartz, glass, and plastic fibers. A method of fixing and holding both surfaces with light-transmitting glass (US Pat. No. 4,888,101). (F) Platinum is fixed to an alumina substrate by a sputtering method, and then anatase type titanium oxide powder and methyl A method in which a mixed dispersion of a methacrylate and an organic solvent solution is applied by a spin coating method, and thereafter, methyl methacrylate as a binder is thermally decomposed, and anatase-type titanium oxide is converted to rutile-type titanium oxide. Robert E. Hetrick, Applied
Physics Communications, 5 ,, (3), 177-187 (1985)》,
(G) A method of spray-supporting titanium oxide on the surface of a polyester cloth by a low-temperature spraying method (T. Sakurada, Surface Technology Vol. 41, 10
No., P60 (1990)).

【0005】[0005]

【発明が解決すべき課題】上述のような従来の光触媒の
基体への保持・固定方法を検討すると、まず、いずれの
場合も、基体として有機高分子フィルム,ガラス,セラ
ミックといった必ずしも堅牢とはいえない材料を採用し
ているため、これらの基体に光触媒を保持・固定したも
のを酸化還元反応器に装着しようとすると、実用上不具
合が生ずることが多い。また、(B)あるいは(G)の
方法を除けば、上述の各方法では光触媒粉末が基体に保
持・固定される強度は実用上不充分である。
Considering the conventional method of holding and fixing the photocatalyst to the substrate as described above, first, in any case, the substrate is not necessarily robust, such as an organic polymer film, glass, or ceramic. Since no such material is used, mounting a photocatalyst holding or fixing the photocatalyst on these substrates often causes practical problems when mounted on the oxidation-reduction reactor. Except for the method (B) or (G), the strength of holding and fixing the photocatalyst powder to the substrate in each of the above methods is practically insufficient.

【0006】さらには、上述のいずれの方法の場合にも
共通することは、一般に光触媒を基体に保持・固定する
ことによって、光触媒粉末を液中に懸濁させる場合に比
して、その触媒活性が相対的に低下するということであ
る。
Further, what is common in any of the above-mentioned methods is that the photocatalyst is generally held and fixed on a substrate, so that the catalytic activity is higher than when the photocatalyst powder is suspended in a liquid. Is relatively reduced.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、三次元的網目
構造を有する発泡ニッケルを基体とし、この基体空孔中
に光触媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物を練り込
み、全体をプレスすることによって上述の如き問題を解
決しようとするものである。
According to the present invention, there is provided a foamed nickel base having a three-dimensional network structure, a mixture of a photocatalyst powder and a fluororesin binder is kneaded into the pores of the base, and the whole is pressed. By doing so, the above-mentioned problem is solved.

【0008】[0008]

【作用】本発明にかかる光触媒体の特長は機械的強度が
充分大きく、しかも、光触媒活性が極めて高い点にあ
る。以下、本発明にかかる光触媒体の製造過程、構成お
よびその意義について詳述する。
The features of the photocatalyst according to the present invention are that the mechanical strength is sufficiently high and the photocatalytic activity is extremely high. Hereinafter, the production process, configuration, and significance of the photocatalyst according to the present invention will be described in detail.

【0009】発泡ニッケル基体としては、ポリウレタン
にニッケルを無電解メッキし、しかるのちに、ポリウレ
タンを加熱分解して得られる三次元的網目構造をもった
いわゆる発泡ニッケル板などが適用できる。この発泡ニ
ッケル基体の持つ三次元的網目構造の空孔に半導体光触
媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物を練り込んだのち
プレスし、発泡ニッケル基体ー半導体光触媒複合体を製
作する。半導体光触媒粉末としては、TiO2 (アナタ
ーゼ型,ルチル型),ZnO,SrTiO3 ,CdS,
GaP,InP,GaAs等従来公知のものがすべて本
発明に適用できる。フッ素樹脂結着剤としては、ポリテ
トラフルオロエエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレンコポリマー,テトラフルオロエ
チレン−エチレンコポリマー等の単独または、混合物が
用いられる。また、これらのフッ素樹脂は、水懸濁液
状、有機溶媒懸濁液状あるいは粉末状のものが用いられ
る。プレスしたのち、あるいはプレス時に、フッ素樹脂
の結着強度を大きくするために、100〜300℃の温
度で加熱することも有効である。
As the foamed nickel substrate, a so-called nickel foamed plate having a three-dimensional network structure obtained by electroless plating nickel on polyurethane and then thermally decomposing the polyurethane can be used. A mixture of a semiconductor photocatalyst powder and a fluororesin binder is kneaded into the pores of the three-dimensional network structure of the foamed nickel substrate, and then pressed to produce a foamed nickel substrate-semiconductor photocatalyst composite. Semiconductor photocatalyst powders include TiO 2 (anatase type, rutile type), ZnO, SrTiO 3 , CdS,
Conventionally known materials such as GaP, InP, and GaAs can all be applied to the present invention. As the fluororesin binder, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer or the like may be used alone or in a mixture. These fluororesins are used in the form of an aqueous suspension, an organic solvent suspension, or a powder. After pressing or at the time of pressing, heating at a temperature of 100 to 300 ° C. is also effective in order to increase the binding strength of the fluororesin.

【0010】線状発泡ニッケル基体を用いる場合には、
その空孔に光触媒とフッ素樹脂との混合物を練り込んだ
のち線状光触媒体となるがこれは、そのまま用いてもよ
いが、例えば、らせん状にしたり、さらに編組みすると
有効なことがある。
When a linear nickel foam substrate is used,
A linear photocatalyst is obtained by kneading a mixture of a photocatalyst and a fluororesin into the pores, and this may be used as it is. For example, it may be effective to form a spiral or braid.

【0011】かくして得られる光触媒体において、ま
ず、発泡ニッケル基体を用いる意義は、第1に、それ自
体、従来の有機多孔性ポリマーフィルム,ガラスファイ
バー、セラミック等に比較して堅牢であること、第2
に、光触媒体がおかれる環境下、例えば水中、空気中で
錆あるいは腐食が起こりにくいこと、第3に、多孔性
(60〜90%の気孔率)で塑性を有しているため、光
触媒粉末とフッ素樹脂結着剤との混合物を練り込みプレ
スする際、発泡ニッケル基体と光触媒とが強固に接合す
ること、第4に、光触媒としてn型半導体を用いた場合
には、発泡ニッケルが電荷分離に寄与し、還元反応サイ
トが光触媒体表面に多数散在することである。例えば、
ガラスファイバーあるいはセラミックを基体として、光
触媒体粉末−フッ素樹脂混合層を圧着した場合には、基
体が破壊されること、多孔性でない通常の金属板を用い
た場合には塑性がないために、光触媒層との強固な接合
が首尾よくいかないことなどからも理解されよう。第4
の電荷分離について説明するならば、次のようになる。
すなわち、従来、例えば酸化チタン粉末の一部表面に白
金を担持させたものを、光照射下で水中に懸濁させると
電荷分離によって正孔が酸化チタンの露出表面に移動し
て、酸素を発生させ、電子が白金の部分に移行して、水
素の発生を促進することがよく知られている。前述の従
来例(F)のようにアルミナ基板上にスパッタリングさ
れた白金も同様の効果を示す。本発明における発泡ニッ
ケルは、このような白金と同じような役割を果す、この
ことは、後段で詳細に述べるが、藻の枯死に対する光触
媒の効力の実験において、本発明の発泡ニッケル基体を
用いた場合と発泡ニッケル基体の代りに多孔性のポリエ
ステル不織布を用いた場合とを比較したとき、前者は、
後者よりはるかに顕著な効力を示したことからも推定さ
れる。なお、当然のことながら、白金は一般に高価であ
るのに対し、ニッケルはより安価であるし、白金で多孔
体を製作することは一般に技術上、比較的困難である。
In the photocatalyst thus obtained, first, the significance of using a foamed nickel substrate is firstly that the photocatalyst itself is more robust than conventional organic porous polymer films, glass fibers, ceramics and the like. 2
Third, it is difficult for rust or corrosion to occur in an environment where the photocatalyst is placed, for example, in water or in the air. Third, since it is porous (60-90% porosity) and plastic, the photocatalyst powder When kneading and pressing the mixture of the resin and the fluororesin binder, the foamed nickel substrate and the photocatalyst are firmly bonded. Fourth, when the n-type semiconductor is used as the photocatalyst, the foamed nickel is charged. And a large number of reduction reaction sites are scattered on the photocatalyst body surface. For example,
When a photocatalyst powder / fluorine resin mixed layer is pressed against glass fiber or ceramic as a substrate, the substrate is broken, and when a nonporous ordinary metal plate is used, there is no plasticity. It can be understood from the fact that a strong bond with the layer is not successful. 4th
In the following, the charge separation will be described.
That is, conventionally, for example, when a titanium oxide powder having platinum supported on a partial surface is suspended in water under light irradiation, holes move to the exposed surface of the titanium oxide due to charge separation and generate oxygen. It is well known that electrons move to the platinum portion to promote the generation of hydrogen. Platinum sputtered on an alumina substrate as in the above-mentioned conventional example (F) exhibits the same effect. The foamed nickel in the present invention plays a role similar to that of such platinum, which will be described in detail later. In the experiment of the effect of the photocatalyst on the death of algae, the foamed nickel substrate of the present invention was used. When comparing the case and the case of using a porous polyester nonwoven fabric instead of the foamed nickel substrate, the former is:
It is inferred from the fact that it showed much more pronounced efficacy than the latter. Naturally, platinum is generally expensive, while nickel is less expensive, and it is generally technically relatively difficult to produce a porous body from platinum.

【0012】次に、光触媒粉末−フッ素樹脂混合物の意
義は、既にさまざまの分野でよく知られているように結
着力が強く、良好な耐食性を示すフッ素樹脂を結着剤に
用いることによる混合層の堅牢さにかてて加えて、光触
媒活性が極めて高く、しかもその活性の持続性が良好で
あることである。
Next, the significance of the photocatalyst powder-fluororesin mixture is that, as is well known in various fields, a mixed layer formed by using a fluororesin having a strong binding force and good corrosion resistance as a binder. In addition to the robustness, the photocatalytic activity is extremely high, and the activity lasts well.

【0013】従来、光触媒に関する実験は、ほとんど粉
末状光触媒を溶液の中に懸濁された形でなされてきて、
その反応機構の説明は、溶液種が光触媒の表面で酸化あ
るいは還元を受けるというものであり、したがって、そ
の光触媒の活性は、その表面積に依存し、光触媒と溶液
との接触界面積が大きければ、大きいほどよいとされて
きた。このような考え方からすると、光触媒は溶液に、
より“濡れ易い”方がいいということになる。従来、光
触媒に撥水処理を施すことが試みられていないのは撥水
処理によって、“濡れにくく”なり、その結果、光触媒
の有効反応面積が減ると考えられていたからであると想
像される。前述の従来の光触媒の基体への担持方法のう
ち、(F)法において、折角酸化チタン粉末を撥水性の
結着剤であるメチルメタクリレートの有機溶媒溶液とと
もに基体に付着させても、次の後工程で、このメチルメ
タクリレートを加熱分解しているのは、いかなる理由に
なるかは不明であるが、メチルメタクリレートが残って
いると酸化チタン粉末が溶液種(この例の場合は水蒸
気)に濡れにくく、それとの接触面積が減ると考えたせ
いである可能性がある。これに対して、本願発明者ら
は、光触媒粉末をフッ素樹脂のような極めて撥水性の高
い結着剤で結着すると、光触媒粉末は明らかに“濡れに
くく”なるにもかかわらず、驚くべきことに実は、その
方が光触媒活性が高くなることを発見した。具体的に
は、同じ光触媒粉末を用いても、粉末のまま懸濁して用
いたり、低温溶射法で溶射した場合のように撥水性をも
たない場合より、本発明のように、フッ素樹脂結着剤で
結着して、撥水性をもたせた方が触媒活性が高い。光触
媒の撥水性と活性との関係の理論的解明は今のところで
きていないが、ひとつの仮説としては、従来の撥水性の
ない光触媒の場合、そのある特定のサイトで吸着種から
ラジカルが生成し、そのラジカルが溶液種の酸化還元反
応に関与していたのに対し、撥水性がある場合には、ラ
ジカルの移動あるいは分解のサイトが異なるとか、その
速度がより速いとか、水溶液中に溶解している種の酸化
還元反応の場合、その種の水に対する溶解度が小さい場
合には、光触媒の撥水性のあるサイトに近いサイトに近
づき易く、その結果より酸化還元反応が進み易いのでは
ないかとも考えられる。さらにこの光触媒粉末ーフッ素
樹脂混合物と発泡ニッケル基体とを組み合わせることに
より、前述の酸化チタン粉末の一部表面に白金を担持さ
せた触媒と類似した活性なサイトを広く生じさせること
にもなっている。つまり光触媒体の表面に触媒混合物部
分と金属ニッケル部分とが共存しているため、光照射に
より進むレドックス反応の酸化サイトとして働くと考え
られる酸化チタン表面と、還元サイトとして働くと考え
られる金属表面とのある一定の距離を持つ高活性な反応
サイトが、多数存在していると考えられるからである。
Conventionally, experiments on photocatalysts have been mostly conducted in the form of a powdery photocatalyst suspended in a solution.
The explanation of the reaction mechanism is that the solution species undergoes oxidation or reduction at the surface of the photocatalyst, and thus the activity of the photocatalyst depends on its surface area, and if the contact area between the photocatalyst and the solution is large, It has been said that the larger the better. From this point of view, the photocatalyst is in solution,
It means that "wet" is better. It is presumed that conventionally, no attempt has been made to apply a water-repellent treatment to the photocatalyst, because the water-repellent treatment has been considered to make the photocatalyst less likely to wet, resulting in a reduction in the effective reaction area of the photocatalyst. Among the above-mentioned conventional methods for supporting a photocatalyst on a substrate, in the method (F), even if the titanium oxide powder is adhered to the substrate together with an organic solvent solution of methyl methacrylate as a water-repellent binder, The reason why the methyl methacrylate is thermally decomposed in the process is unknown, but if methyl methacrylate remains, the titanium oxide powder is less likely to wet the solution species (in this case, water vapor). It may be due to the idea that the contact area with it is reduced. In contrast, the inventors of the present application have surprisingly found that when the photocatalyst powder is bound with a binder having a very high water repellency such as a fluororesin, the photocatalyst powder becomes apparently “hard to wet”. In fact, they discovered that the photocatalytic activity was higher. More specifically, even when the same photocatalyst powder is used, it is used in the form of a fluororesin as in the present invention, compared to a case where the same photocatalyst powder is used as suspended as it is or does not have water repellency as sprayed by a low-temperature spraying method. The catalyst activity is higher if the binder is used to provide water repellency. Although the theoretical relationship between the water repellency and activity of the photocatalyst has not been elucidated so far, one hypothesis is that in the case of a conventional photocatalyst without water repellency, radicals are generated from adsorbed species at a specific site. When the radicals participate in the oxidation-reduction reaction of the solution species, but have water repellency, the sites of radical transfer or decomposition are different, the rate is faster, or the radicals dissolve in the aqueous solution. In the case of the type of redox reaction, if the solubility of that type in water is small, it is easy to approach the site close to the site with water repellency of the photocatalyst, and as a result, the redox reaction may be easier to proceed Is also conceivable. Further, by combining the photocatalyst powder-fluororesin mixture with the foamed nickel substrate, active sites similar to the catalyst in which platinum is supported on a part of the surface of the above-mentioned titanium oxide powder are to be widely generated. . In other words, since the catalyst mixture portion and the metal nickel portion coexist on the surface of the photocatalyst, a titanium oxide surface that is thought to function as an oxidation site of a redox reaction that proceeds by light irradiation and a metal surface that is thought to function as a reduction site This is because it is considered that a large number of highly active reaction sites having a certain fixed distance exist.

【0014】なお、従来法の中で、例えば、前述の
(C)法で、多孔性高分子膜にあとから圧入、含浸、沈
着といった方法で光触媒を保持・固定したとしても本発
明のようにフッ素樹脂結着剤で光触媒粉末を結着した場
合のような撥水効果は得られない。また、光触媒の担持
体として、フッ素樹脂以外の有機ポリマーを用いた場
合、光触媒効果により、その有機ポリマー自体が酸化を
受けて脆くなることが知られているが、フッ素樹脂は、
光触媒効果に対してよりすぐれた耐性を示す。
In the conventional method, for example, even if the photocatalyst is retained and fixed by a method such as press-fitting, impregnation, or deposition into the porous polymer membrane by the above-described method (C), as in the present invention. The water-repellent effect unlike the case where the photocatalyst powder is bound with a fluororesin binder cannot be obtained. In addition, when an organic polymer other than a fluororesin is used as a photocatalyst carrier, it is known that the organic polymer itself is oxidized and becomes brittle due to the photocatalytic effect.
Shows better resistance to photocatalytic effects.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

<実施例>ニッケル板を陽極とし、ポリウレタンに黒鉛
粉末をまぶし導電性をもたせたポリウレタン多孔体電極
を陰極とし、1.0mol/lの硫酸ニッケル+0.2
mol/lのほう酸溶液中50℃でニッケルを電解還元
生成後、300℃で3時間熱処理を施して三次元的網目
構造を有する発泡ニッケル板を得た。一方ルチル型の結
晶構造を有するn型半導体である酸化チタン粉末(粒
径:0.3μm)100gにポリテトラフルオロエチレ
ンの水懸濁液(固形分60%,比重約1.5)300m
lを加え十分攪はんしたのち、さらにアルコールを加え
て凝集を進ませて泥状混練物を得た。
<Examples> 1.0 mol / l nickel sulfate + 0.2 was used as a cathode, a nickel plate as an anode, a polyurethane porous material electrode provided by applying a graphite powder to polyurethane and having conductivity as a cathode.
After nickel was electrolytically reduced and produced at 50 ° C. in a mol / l boric acid solution, heat treatment was performed at 300 ° C. for 3 hours to obtain a foamed nickel plate having a three-dimensional network structure. On the other hand, 100 g of titanium oxide powder (particle size: 0.3 μm), which is an n-type semiconductor having a rutile crystal structure, is mixed with 300 m of a water suspension of polytetrafluoroethylene (solid content: 60%, specific gravity: about 1.5).
After the mixture was stirred sufficiently, alcohol was further added to promote agglomeration to obtain a muddy mixture.

【0016】次にこの混練物を90×90(mm)の寸
法に切り出した前記発泡ニッケル板の片面からその空孔
中にコテで練り込んだ後100kg/cm2 の圧力で
プレスし、さらに150℃で1時間熱処理を施した。こ
のプレスによって発泡ニッケル基体の厚さが当初2.0
mmであったものが1.0mmにまで圧縮された。かく
して図1に示すような発泡ニッケル基体ー光触媒粉末フ
ッ素樹脂混合光触媒の三次元的複合体からなる極めて堅
牢な光触媒体が得られた。図−1において(1)が金属
ニッケル部分、(2)が酸化チタン粉末フッ素樹脂混合
物部分である。
Next, the kneaded material was cut into a size of 90 × 90 (mm), kneaded with a trowel from one side of the nickel foam plate into holes, and pressed at a pressure of 100 kg / cm 2 , and further pressed for 150 minutes. Heat treatment was performed at 1 ° C. for 1 hour. With this press, the thickness of the foamed nickel substrate was initially 2.0
mm was compressed to 1.0 mm. Thus, an extremely robust photocatalyst consisting of a three-dimensional composite of a nickel foam foam-photocatalyst powdered fluororesin mixed photocatalyst as shown in FIG. 1 was obtained. In FIG. 1, (1) is a metal nickel portion, and (2) is a titanium oxide powder fluororesin mixture portion.

【0017】<光触媒の効力に関する試験例>よく、池
などで、光合成により藻が繁殖しすぎることに困惑する
という状況があるが、この藻の過剰成育の抑止のため
に、次のような実験を試みた。まず、透明のガラスビー
カーに1lの水を入れ、その中に新鮮で緑色をした藻
(カモンバー)を入れ、さらに各種光触媒を入れ、透明
ガラスの窓際におき、太陽光がビーカーに照射されるよ
うにし、藻の枯死に及ぼす光触媒効果を比較実験した。
光触媒としては、上述の実施例に述べた本発明品
(A)、ポリエステル不織布に酸化チタン−ポリテトラ
フルオロエチレン混合物を塗着し、プレスして得られた
光触媒体(B)、本発明品(A)と同一のルチル型酸化
チタン粉末(水の中に懸濁)、(C)を用いた。また比
較のために、光触媒を一切用いないもの(D)も用意し
た。なお、すべての場合において酸化チタンの使用量を
同一とした。
<Test Example of Photocatalytic Efficacy> There is often a situation in which it is difficult to overgrow algae due to photosynthesis in ponds and the like, but in order to suppress the overgrowth of the algae, the following experiment was conducted. Tried. First, 1 liter of water is put into a transparent glass beaker, fresh green algae (cum bar) are put in it, and various photocatalysts are put in. Then, it is put near the window of the transparent glass, and sunlight is irradiated on the beaker. And compared the photocatalytic effect on algal mortality.
As the photocatalyst, the product of the present invention (A) described in the above-described Examples, a photocatalyst (B) obtained by applying a titanium oxide-polytetrafluoroethylene mixture to a polyester nonwoven fabric and pressing the same, and the product of the present invention ( The same rutile type titanium oxide powder (suspended in water) and (C) as in A) were used. For comparison, a sample (D) using no photocatalyst was also prepared. The amount of titanium oxide used was the same in all cases.

【0018】藻の色、組織の状態の経時変化を次表に示
す。
The changes in algal color and tissue condition over time are shown in the following table.

【表1】 [Table 1]

【0019】上表から、本発明のように、酸化チタンを
ポリテトロラフルオロチレンで結着して撥水性をもたせ
た光触媒体(A,B)が藻の枯死に対して、光触媒効果
を示すのに対し、従来品(C)のように酸化チタン粉末
(ルチル)を懸濁させたものはあまり効果を示さないこ
とが瞭然としている。また、AとBとの効力の差は、多
孔性ニッケルが、電荷分離に対して、かなりの効果をも
っていることを示す。
From the above table, as shown in the present invention, the photocatalysts (A, B) in which titanium oxide is bound with polytetrafluorofluoroethylene to give water repellency exhibit a photocatalytic effect on algal death. On the other hand, it is clear that a suspension of titanium oxide powder (rutile) as in the conventional product (C) does not show much effect. Also, the difference in potency between A and B indicates that porous nickel has a significant effect on charge separation.

【0020】なお、このように、藻の枯死に対して、光
触媒がその有効性を示すことは本願発明者らによっては
じめて見い出された。従来の光触媒効果の研究は、例外
なく、対象とする種が光触媒との接点で酸化還元を受け
るケースについてのみなされてきたが、上述の実験で
は、光触媒と藻とが直接接触しているわけではないの
で、この藻の枯死現象を従来の反応機構で説明すること
はできない。すなわち、上述の現象は光触媒によって一
旦何らかの酸化種が生成し、それが水中に浮遊している
藻のあるところまで、水中を拡散していくと考えないと
説明ができない。従来、このような酸化種が光触媒表面
から、沖合まで拡散していく報告は一切ないし、その結
果、当然のことながらその拡散していく酸化種がいかな
る物質であるか確認されていない。本願発明者らは、光
触媒表面でOH- が吸着され次にOH* ラジカルが形成
され、それが会合して、H2 2 が生成し、これが水の
沖合に拡散していって、藻を攻撃すると一応推量してい
るが、今のところ確認に至っていない。いずれにして
も、この酸化種の水中沖合への拡散と本発明の光触媒粉
末のフッ素樹脂による結着、ひいては撥水性と何らかの
相関性があることが推定される。換言すると、一般技術
分野で、ある粉末材料を撥水性を付与しつつ結着するた
めにフッ素樹脂を用いることは通例実施されていること
であるが、上述のように、光触媒体におけるフッ素樹脂
の効果はこのような一般的効果を越えた新しい発見に基
づいたものであると理解さるべきである。
As described above, the present inventors have found for the first time that the photocatalyst shows its effectiveness against the death of algae. Conventional photocatalytic research has been considered without exception to the case where the target species undergoes redox at the contact with the photocatalyst, but in the above experiment, the photocatalyst does not directly contact the algae. Therefore, this phenomenon cannot be explained by the conventional reaction mechanism. That is, the above-mentioned phenomenon cannot be explained unless it is considered that some oxidized species is once generated by the photocatalyst, and the oxidized species diffuses in the water to the point where there is an algae floating in the water. Heretofore, there have been no reports that such oxidizing species diffuse from the surface of the photocatalyst to offshore, and as a result, it has not been confirmed what kind of oxidizing species is diffused. The present inventors have discovered that OH - is adsorbed on the photocatalyst surface and then OH * radicals are formed, which associate to form H 2 O 2 , which diffuses off the water and removes algae. We are guessing for an attack, but have yet to confirm. In any case, it is presumed that there is some correlation between the diffusion of the oxidized species off the water and the binding of the photocatalyst powder of the present invention by the fluororesin, and furthermore, the water repellency. In other words, in the general technical field, it is a common practice to use a fluororesin to bind a powder material while imparting water repellency, but as described above, the fluororesin in the photocatalyst is used. It should be understood that the effects are based on new discoveries that go beyond these general effects.

【0021】以上、評述する如く、本発明は光触媒体を
製作する上で、基体として発泡ニッケル板を用いるこ
と、結着剤としてフッ素樹脂を用いること等、その材料
および製法の個々の過程自体は、従来他の技術分野には
公知であるが、それらの組合わせによって、半導体光触
媒として、全く新しい機能と効果を示すものである。な
お、本光触媒体の利用分野は、主として水溶液系での酸
化還元反応系であるが、例えば、脱臭器のように、気相
での反応に対しても適用可能である。
As described above, according to the present invention, when manufacturing a photocatalyst, the material and the individual process itself such as using a foamed nickel plate as a base and using a fluororesin as a binder are used. Conventionally known in other technical fields, a combination thereof provides a completely new function and effect as a semiconductor photocatalyst. The field of application of the present photocatalyst is mainly an oxidation-reduction reaction system in an aqueous solution system, but it is also applicable to a reaction in a gas phase such as a deodorizer.

【図面の詳細な説明】[Detailed description of drawings]

【図1】本発明の実施例にかかる光触媒体の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属ニッケル部 2 酸化チタン−フッ素樹脂混合物部 3 酸化チタン粒子 4 フッソ樹脂繊維 1 Metal Nickel Part 2 Titanium Oxide-Fluororesin Mixture Part 3 Titanium Oxide Particles 4 Fluoro Resin Fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01J 35/02 B01J 35/04 331Z 35/04 331 A01M 29/00 Z // A01M 29/00 B01D 53/36 J (56)参考文献 特開 平4−284851(JP,A) 特開 平2−107339(JP,A) 特開 平2−213351(JP,A) 特開 昭62−66861(JP,A) 特開 昭58−125602(JP,A) 特開 平2−68190(JP,A) 特開 平1−139139(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 2/16 A61L 2/02 B01J 35/02 B01J 35/04 331 B01D 53/86 A61L 9/01 A01N 25/34 A01M 29/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI B01J 35/02 B01J 35/04 331Z 35/04 331 A01M 29/00 Z // A01M 29/00 B01D 53/36 J (56) References JP-A-4-2844851 (JP, A) JP-A-2-107339 (JP, A) JP-A-2-213351 (JP, A) JP-A-62-66861 (JP, A) JP-A-58 -125602 (JP, A) JP-A-2-68190 (JP, A) JP-A-1-139139 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61L 2/16 A61L 2/02 B01J 35/02 B01J 35/04 331 B01D 53/86 A61L 9/01 A01N 25/34 A01M 29/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 三次元的網目構造を有する発泡ニッケル
基体の網目の空孔中に、光触媒粉末とフッ素樹脂結着剤
との混合物を練り込み、全体をプレスしてなることを特
徴とする光触媒体。
1. A photocatalyst comprising kneading a mixture of a photocatalyst powder and a fluororesin binder into pores of a nickel foam substrate having a three-dimensional network structure and pressing the whole. body.
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