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JP7657637B2 - Metal-loaded titania nanoparticles and method for producing same - Google Patents
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JP7657637B2 - Metal-loaded titania nanoparticles and method for producing same - Google Patents

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Description

本発明は、金属担持チタニアナノ粒子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to metal-loaded titania nanoparticles and a method for producing the same.

近年、衛生意識の向上を受け、屋内建材や日用品等に病原体耐性を付与するために、光触媒が実用化され、光触媒を含む塗料を表面に塗布する形で使用されることが多い。光触媒は、光触媒に光が照射されることで、例えば、触媒表面の酸素と水分とから、抗微生物活性につながる活性酸素種を生成する。抗微生物活性種を生成する前後で光触媒自体が変化しないことから、持続性の高い抗微生物材料として活用されている。一般的に、光触媒は紫外線を吸収し光触媒活性を示す触媒を指すが、屋内等の紫外線が届きにくい環境での活用を考慮し、可視光領域の光に応答して光触媒活性を示す可視光触媒が精力的に開発されている。可視光触媒として最もよく使用されるのは、酸化チタン粉末又は酸化チタンゾルに、鉄、白金、金、銅、銀等の金属を含有させた、金属含有酸化チタン粉末又は金属含有酸化チタンゾルである。 In recent years, with the rise in awareness of hygiene, photocatalysts have been put to practical use to endow indoor building materials and daily necessities with pathogen resistance, and are often used in the form of coating the surface with a paint containing a photocatalyst. When light is irradiated onto the photocatalyst, for example, oxygen and moisture on the catalyst surface generate active oxygen species that lead to antimicrobial activity. Since the photocatalyst itself does not change before and after the generation of antimicrobial active species, it is used as a highly durable antimicrobial material. Generally, photocatalysts refer to catalysts that absorb ultraviolet light and exhibit photocatalytic activity, but in consideration of use in environments where ultraviolet light is difficult to reach, such as indoors, visible light catalysts that exhibit photocatalytic activity in response to light in the visible light range have been vigorously developed. The most commonly used visible light catalyst is a metal-containing titanium oxide powder or metal-containing titanium oxide sol, which is made by incorporating metals such as iron, platinum, gold, copper, and silver into titanium oxide powder or titanium oxide sol.

屋内環境や日用品が使われる場面では、物陰や夜中等、光が当たらない環境もあるため、暗所でも抗微生活性を発現させるべく、銀、銅等の抗微生活性の金属種を含有させた金属含有酸化チタン粉末及び金属含有酸化チタンゾルも開発されている。 In indoor environments and in situations where everyday items are used, there are environments where there is no light, such as in the shade or at night, so metal-containing titanium oxide powders and metal-containing titanium oxide sols that contain anti-microbiotic metals such as silver and copper have been developed to exhibit anti-microbiotic properties even in dark places.

ところで、屋内建材や日用品等に供する光触媒塗膜としては、1液系で簡便に塗布することができ、透明性が高く基材の意匠性の自由度を損なうことなく、且つ手が触れる際等に滑落やクラックが起こらないような密着性、耐クラック性を有することが望まれる。 However, photocatalytic coatings for indoor building materials and daily necessities are required to be easily applied as a one-component system, to be highly transparent without impairing the design freedom of the substrate, and to have adhesion and crack resistance so as to prevent slipping or cracking when touched by hands, etc.

ところが、酸化チタン粉末に金属が含有された商品名ルミレッシュ(昭和電工株式会社)やセルミューズ(ダイセルミライズ株式会社)を水に分散させた懸濁液をガラス基板や透明性の高い樹脂基盤上に塗工すると、酸化チタン粉末由来の白色が強く見られ、ガラス基板の透明性が損なわれる。また、このようにして形成した塗膜を指で擦ると粉末が滑落する。 However, when a suspension of titanium oxide powder containing metal (trade names: Lumilesh (Showa Denko K.K.) or Cellmuse (Daicel Miraize Co., Ltd.)) dispersed in water is applied to a glass substrate or a highly transparent resin substrate, the white color of the titanium oxide powder becomes prominent, and the transparency of the glass substrate is impaired. Furthermore, when the coating film formed in this way is rubbed with a finger, the powder slides off.

このように、金属含有酸化チタン粉末を塗料とする場合は、単体では透明性や基材密着性に課題がある。そこで、高分子有機化合物や多孔質の無機化合物をバインダとして用い、金属含有酸化チタン粉末をバインダ中に固定し、塗膜を形成する方法がある。 As described above, when using metal-containing titanium oxide powder as a paint, there are problems with transparency and adhesion to substrates when used alone. Therefore, there is a method in which a polymeric organic compound or a porous inorganic compound is used as a binder to fix the metal-containing titanium oxide powder in the binder and form a coating film.

しかしながら、高分子有機化合物のバインダは金属担持酸化チタン表面を被覆することで光触媒活性を低下させ、多孔質の無機化合物バインダは、高分子有機化合物のバインダに比べ空隙が多い為活性は低下しにくいものの、硬くて脆いため耐クラック性に欠け、触媒の滑落が促進され耐用年数が下がる等、光触媒にバインダを使用することで、金属担持酸化チタン本来の持続性及び抗微生物活性を損なうという問題がある。 However, polymer organic compound binders reduce the photocatalytic activity by covering the surface of metal-supported titanium oxide, and while porous inorganic compound binders have more voids than polymer organic compound binders and are less likely to reduce activity, they are hard and brittle and therefore lack resistance to cracking, accelerating the catalyst's slippage and shortening its service life, so there are problems with using binders in photocatalysts, which impair the inherent durability and antimicrobial activity of metal-supported titanium oxide.

例えば、特許文献1には、一価銅化合物及び二価銅化合物を含む混合物を表面に担持した光触媒物質を含むウイルス不活化剤が記載されている。この特許文献1の実施例では、CuO粉末と、CuO粉末をシリカ系バインダと混合してガラス板上に塗布し、30分同条件でウイルスと接液した例が紹介されているが、CuO単体の時は30分で10程度ウイルス感染価が減少したのに対し、バインダ使用時はウイルス感染価が10程度しか減少せず、材料担体使用時とバインダ併用時では10倍程度活性の低下が生じた。 For example, Patent Document 1 describes a virus inactivating agent containing a photocatalytic substance carrying a mixture containing a monovalent copper compound and a divalent copper compound on its surface. In the examples of Patent Document 1, an example is introduced in which Cu2O powder and Cu2O powder mixed with a silica-based binder are applied to a glass plate and brought into contact with viruses under the same conditions for 30 minutes. When Cu2O was used alone, the virus infectivity decreased by about 106 in 30 minutes, whereas when the binder was used, the virus infectivity decreased by only about 105 , and the activity decreased by about 10 times when the material carrier was used and when the binder was used in combination.

そこで、バインダを使用せず1液系での塗布が可能な酸化チタンゾルに抗微生物性金属を担持させ、抗微生物性金属担持酸化チタンゾルの塗膜を1液系の塗布により形成する方法が提案されている。しかしながら、酸化チタンゾルについても、塗膜の白濁や、クラックの問題があり、透明性が高く耐久性の高い塗膜の実現は難しい。実際に、X線粒子径が7nmという極小の水溶性酸化チタンゾル商品名CSB(堺化学工業株式会社)をガラス基板上に塗工したところ、塗膜が白濁し、非特許文献1に記載の方法で合成した酸化チタンを塗布したところ、クラックが生じた。このように、金属含有酸化チタン粉末及び酸化チタンゾルを使用する際、バインダレスで、透明性が高く、耐クラック性や密着性の高い塗料を形成するのは難しかった。 Therefore, a method has been proposed in which an antimicrobial metal is supported on a titanium oxide sol that can be applied in a one-liquid system without using a binder, and a coating film of the antimicrobial metal-supported titanium oxide sol is formed by applying the one-liquid system. However, titanium oxide sol also has problems such as clouding of the coating film and cracking, making it difficult to achieve a coating film with high transparency and durability. In fact, when a water-soluble titanium oxide sol with an extremely small X-ray particle diameter of 7 nm (product name CSB (Sakai Chemical Industry Co., Ltd.)) was applied to a glass substrate, the coating film became cloudy, and when titanium oxide synthesized by the method described in Non-Patent Document 1 was applied, cracks occurred. Thus, when using metal-containing titanium oxide powder and titanium oxide sol, it was difficult to form a binderless paint that was highly transparent, crack-resistant, and highly adhesive.

上述のように、屋内塗装用の金属担持酸化チタン粉末及びゾルは、単体では基材密着性、耐クラック性が低く、バインダの添加等でこれらを補強するが、バインダによる触媒表面の被覆や触媒の滑落により、金属含有酸化チタン本来の抗微生物活性及び活性持続性を損なう。また、屋内建材や日用品は色味の観点で意匠性が求められる物が多い一方で、金属含有酸化チタン粉末は白濁粉末であるため、意匠性の幅が著しく低い。したがって、バインダレスで基材に密着し、塗布膜として高い物理耐性を有す透明性の高い可視光触媒が求められている。 As mentioned above, metal-loaded titanium oxide powder and sol for indoor coating have low adhesion to substrates and low crack resistance when used alone, and these are reinforced by adding binders, etc., but the inherent antimicrobial activity and sustained activity of metal-containing titanium oxide are impaired due to the binder coating the catalyst surface and the catalyst sliding off. Furthermore, while many indoor building materials and daily necessities require design in terms of color, metal-containing titanium oxide powder is a cloudy white powder, so the range of design possibilities is extremely limited. Therefore, there is a demand for a highly transparent visible light catalyst that is binderless, adheres to substrates, and has high physical resistance as a coating film.

また、金属含有酸化チタン粉末及び酸化チタンゾルの別の問題として、酸化チタンとは別に含有させる金属成分の不安定性が挙げられる。例えば、特許文献2に記載のように、酸化チタンを分散させた水溶液に銀錯体を添加すると、溶液の色が徐々に変化し、最終的に銀の沈殿が見られる。このように金属成分が不安定化することで沈殿が見られる現象は、銀、銅等のイオン化傾向の低い元素でよく見られる。そこで、銀及び銅を複合させ、第四級アンモニウムを酸化チタンゾルに含有させることで金属成分を安定剤により安定化させる方法(特許文献2)や、銀の表面をチオール系配位子や酸化チタンで被覆する方法(非特許文献2)が提案されている。 Another problem with metal-containing titanium oxide powder and titanium oxide sol is the instability of the metal components contained separately from titanium oxide. For example, as described in Patent Document 2, when a silver complex is added to an aqueous solution in which titanium oxide is dispersed, the color of the solution gradually changes, and eventually silver precipitation is observed. This phenomenon in which precipitation occurs due to the instability of the metal components is often seen with elements such as silver and copper that have a low tendency to ionize. Therefore, a method has been proposed in which silver and copper are combined and quaternary ammonium is contained in the titanium oxide sol to stabilize the metal components with a stabilizer (Patent Document 2), and a method of coating the surface of silver with a thiol-based ligand or titanium oxide (Non-Patent Document 2).

しかしながら、特許文献2の方法は人体に対して毒性の強い第四級アンモニウムイオンを含むため、安全性に懸念がある。また、銀の表面をチオール系配位子や酸化チタンで被覆する方法については、完全に被覆した場合、抗微生物性金属である銀の溶出が妨げられ抗微生物活性が損なわれる一方、部分的に被覆した場合は抗微生物性金属である銀が溶出と再析出を繰り返し、変色や沈殿を引き起こす。 However, the method of Patent Document 2 involves quaternary ammonium ions that are highly toxic to the human body, raising safety concerns. In addition, with the method of coating the silver surface with thiol-based ligands or titanium oxide, if the surface is completely coated, the elution of silver, which is an antimicrobial metal, is prevented, impairing the antimicrobial activity, whereas if the surface is partially coated, the antimicrobial metal silver is repeatedly eluted and reprecipitated, causing discoloration and precipitation.

上述のように、銀、銅等のイオン化傾向の低い抗微生物性金属成分を、酸化チタン溶液中で沈殿を生じさせずに安定的に存在させ、且つこれら金属の溶出を妨げることのない可視光触媒であって、更にごく少量の塗布でも極めて高い抗菌活性を示し、透明性が高い可視光触媒が待望されている。 As mentioned above, there is a need for a visible light catalyst that allows antimicrobial metal components with low ionization tendency, such as silver and copper, to exist stably in a titanium oxide solution without causing precipitation, does not prevent the elution of these metals, and furthermore, shows extremely high antibacterial activity even when applied in very small amounts and is highly transparent.

特開2013-166705号公報JP 2013-166705 A 特開2008-260684号公報JP 2008-260684 A

Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 11.313 (2004): 481-488.Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 11.313 (2004): 481-488. 色材協会誌,2014年,87巻,2号,43-49Journal of the Japan Color Materials Association, 2014, Vol. 87, No. 2, 43-49

本発明は、バインダを使用せずとも1液系で施工性の高い光触媒塗料を提供でき、基材密着性や耐クラック性が高く、銀及び銅の抗微生物性金属成分を、酸化チタン溶液中で沈殿を生じさせず安定的に存在させ、暗所での抗菌・抗ウイルス性も有する、高透明な光触媒を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a highly transparent photocatalyst that can provide a one-component photocatalyst coating that is easy to apply without using a binder, has high adhesion to substrates and crack resistance, and allows the antimicrobial metal components of silver and copper to exist stably in a titanium oxide solution without causing precipitation, and also has antibacterial and antiviral properties in dark places.

上記目的を鑑み、鋭意検討した結果、本発明者らは、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合し、且つ示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であるチタニアナノ粒子に、銀及び銅の双方を表面に担持させた、金属担持チタニアナノ粒子が上記課題を全て解決できることを見出した。そして、さらに研究を重ね、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の構成を包含する。 In view of the above object, the inventors conducted extensive research and found that all of the above problems can be solved by a metal-loaded titania nanoparticle in which acyloxy groups are bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, and in which a mass loss at 200°C or higher when heated to 600°C using a thermogravimetry and differential thermal analyzer is 5% or more by mass, and in which both silver and copper are loaded on the surface of the titania nanoparticle. Then, after further research, the present invention was completed. That is, the present invention includes the following configurations.

項1.チタニアナノ粒子の表面に金属が担持された金属担持チタニアナノ粒子であって、
前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、
前記チタニアナノ粒子を示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であり、且つ、
前記チタニアナノ粒子に対して銀及び銅の双方が表面に担持されている、金属担持チタニアナノ粒子。
Item 1. A metal-supported titania nanoparticle having a metal supported on the surface of the titania nanoparticle,
The titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface,
When the titania nanoparticles are heated to 600°C using a thermogravimetric and differential thermal analyzer, the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more; and
The metal-supported titania nanoparticles have both silver and copper supported on the surface of the titania nanoparticles.

項2.前記銀の形態が、銀ナノ粒子及び/又は1価の銀イオンである、項1に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 Item 2. The metal nanoparticle-supported titania nanoparticles described in Item 1, in which the silver is in the form of silver nanoparticles and/or monovalent silver ions.

項3.前記銀の形態が、銀ナノ粒子である、項1又は2に記載の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子。 Item 3. The metal nanoparticle-supported titania nanoparticles according to item 1 or 2, wherein the silver is in the form of silver nanoparticles.

項4.前記銅の形態が、銅ナノ粒子、1価の銅イオン及び2価の銅イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項1~3のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 4. The metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 3, wherein the copper is in the form of at least one selected from the group consisting of copper nanoparticles, monovalent copper ions, and divalent copper ions.

項5.前記銅の形態が、1価の銅イオン及び/又は2価の銅イオンである、項1~4のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 5. The metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 4, wherein the copper is in the form of monovalent copper ions and/or divalent copper ions.

項6.前記銅の形態が、2価の銅イオンである、項1~5のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 6. The metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 5, wherein the copper is in the form of a divalent copper ion.

項7.前記銀の担持量が、前記チタニアナノ粒子中の酸化チタン質量に対して200質量%以下である、項1~6のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 7. The metal-loaded titania nanoparticles according to any one of items 1 to 6, in which the amount of silver loaded is 200% by mass or less relative to the mass of titanium oxide in the titania nanoparticles.

項8.前記銅の担持量が、前記チタニアナノ粒子中の酸化チタン質量に対して200質量%以下である、項1~7のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 8. The metal-loaded titania nanoparticles according to any one of items 1 to 7, wherein the amount of copper loaded is 200% by mass or less relative to the mass of titanium oxide in the titania nanoparticles.

項9.前記アシルオキシ基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 9. The metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 8, wherein the acyloxy group is bonded to the titanium atom via a group represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms).

項10.前記アシルオキシ基が、炭素数1~4のモノカルボン酸及び炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシルオキシ基である、項1~9のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 10. The metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 9, wherein the acyloxy group is an acyloxy group derived from at least one organic acid selected from the group consisting of monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms and hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms.

項11.前記有機酸が酢酸及び/又は乳酸である、項10に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 Item 11. The metal-supported titania nanoparticles according to Item 10, wherein the organic acid is acetic acid and/or lactic acid.

項12.項1~11のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子を含有する、光触媒。 Item 12. A photocatalyst containing the metal-supported titania nanoparticles described in any one of items 1 to 11.

項13.項1~11のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子又は項12に記載の光触媒の製造方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程と、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程と、
(C1)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合して得られた分散液に対して紫外光を照射する工程、
(C2)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合する工程、又は
(C3)前記工程(B)で得られた分散液に、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを添加して静置する工程と
を備える、製造方法。
Item 13. A method for producing the metal-supported titania nanoparticles according to any one of items 1 to 11 or the photocatalyst according to item 12, comprising:
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
(B) heating the dispersion obtained in step (A) at a temperature higher than 80° C. for at least 1 hour;
(C1) A step of irradiating ultraviolet light onto the dispersion obtained by mixing the dispersion obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound;
(C2) A step of mixing the dispersion liquid obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound, or (C3) A step of adding silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound to the dispersion liquid obtained in the step (B) and allowing to stand. A production method comprising the steps of:

項14.50質量%以上の水と、項1~11のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子又は項12に記載の光触媒とを含有する、金属担持チタニアナノ粒子分散液。 Item 14. A metal-supported titania nanoparticle dispersion containing 50 mass% or more of water and the metal-supported titania nanoparticles described in any one of items 1 to 11 or the photocatalyst described in item 12.

項15.前記有機酸とは別途有機分散剤を含有しない、項14に記載の金属担持チタニアナノ粒子分散液。 Item 15. The metal-supported titania nanoparticle dispersion according to Item 14, which does not contain an organic dispersant other than the organic acid.

項16.項1~11のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子又は項12に記載の光触媒を含有する、塗料。 Item 16. A paint containing the metal-supported titania nanoparticles described in any one of items 1 to 11 or the photocatalyst described in item 12.

項17.項1~11のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子又は項12に記載の光触媒を含有する、塗膜。 Item 17. A coating film containing the metal-supported titania nanoparticles described in any one of items 1 to 11 or the photocatalyst described in item 12.

項18.項17に記載の塗膜を備える、塗装製品。 Item 18. A coating product having the coating film described in Item 17.

本発明によれば、バインダを使用せずとも1液系で施工性の高い光触媒塗料を提供でき、基材密着性や耐クラック性が高く、銀及び銅の抗微生物性金属成分を、酸化チタン溶液中で沈殿を生じさせず安定的に存在させ、暗所での抗菌・抗ウイルス性も有する、高透明な光触媒を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photocatalytic paint that is easy to apply and is a one-component system without using a binder, and it is possible to obtain a highly transparent photocatalyst that has high adhesion to substrates and high crack resistance, and in which the antimicrobial metal components of silver and copper are stable in the titanium oxide solution without causing precipitation, and that also has antibacterial and antiviral properties in the dark.

本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。 In this specification, "containing" is a concept that encompasses all of "comprise," "consist essentially of," and "consist of."

本明細書において、数値範囲をA~Bで表記する場合、A以上B以下を示す。 In this specification, when a numerical range is expressed as A to B, it means A or more and B or less.

本明細書において、「酸化チタン」又は「チタニア」とは、二酸化チタン(TiO)のみを指すものではなく、三酸化二チタン(Ti);一酸化チタン(TiO);Ti、Ti等に代表される二酸化チタンから酸素欠損した組成のもの等も含む。また、末端OH基に代表されるように一部酸化チタンの合成に起因するTi-O-Ti以外の基を含んでいてもよい。さらに、末端OH基に有機酸等が結合したものも含まれる。 In this specification, "titanium oxide" or "titania" does not only refer to titanium dioxide ( TiO2 ), but also includes titanium trioxide ( Ti2O3 ); titanium monoxide (TiO); and titanium dioxide with oxygen deficiency, such as Ti4O7 and Ti5O9 . Titanium oxide may also contain groups other than Ti-O-Ti, such as terminal OH groups, which are partially derived from the synthesis of titanium oxide. Titanium oxide having an organic acid or the like bonded to the terminal OH group is also included.

1.金属担持チタニアナノ粒子及び光触媒
本発明の金属担持チタニアナノ粒子は、チタニアナノ粒子の表面に金属が担持された金属担持チタニアナノ粒子であって、前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、前記チタニアナノ粒子を示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上であり、且つ、前記チタニアナノ粒子に対して銀及び銅の双方が表面に担持されている。
1. Metal-loaded titania nanoparticles and photocatalyst The metal-loaded titania nanoparticles of the present invention are titania nanoparticles in which a metal is loaded on the surface of the titania nanoparticles, and the titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, and when the titania nanoparticles are heated to 600°C using a thermogravimetric and differential thermal analyzer, the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more, and both silver and copper are loaded on the surface of the titania nanoparticles.

このような構成を採用することにより、本発明の金属担持チタニアナノ粒子は、チタニアナノ粒子の平均粒子径及び比表面積を調整することが可能であり、また、金属の形態が金属ナノ粒子(銀ナノ粒子又は銅ナノ粒子)の場合は当該金属ナノ粒子(銀ナノ粒子又は銅ナノ粒子)の平均粒子径及び比表面積を調整することも可能であり、また、チタニアナノ粒子及び金属(銀及び銅)が強固に密着しており、また、分散性に優れ凝集しにくいため、別途分散剤や安定剤等の添加剤を使用せずとも、金属成分(銀及び銅)が安定して分散し、耐変色性、塗布性及び透明性に優れる。また、本発明の金属担持チタニアナノ粒子及び光触媒は、このように、別途分散剤及び安定剤を使用せずとも十分な塗布性及び透明性を有していることから、バインダや分散剤等の添加剤により可視光触媒活性及び暗所抗菌抗ウイルス活性を損なうことがなく、また、擦過等の物理的衝撃に対する耐性が高いことから、持続的に優れた可視光触媒活性を有することができる。このため、本発明の金属担持チタニアナノ粒子は、光触媒(特に可視光応答型光触媒)及び光触媒用塗料材料として有用である。なお、本発明の金属担持チタニアナノ粒子は、明所では、光触媒活性により抗微生物活性を有することができ、また一方、暗所では、表面に存在する金属(銀及び銅)の作用により、抗微生物活性を有することができる。 By adopting such a configuration, the metal-supported titania nanoparticles of the present invention can adjust the average particle size and specific surface area of the titania nanoparticles, and when the form of the metal is metal nanoparticles (silver nanoparticles or copper nanoparticles), it is also possible to adjust the average particle size and specific surface area of the metal nanoparticles (silver nanoparticles or copper nanoparticles). In addition, the titania nanoparticles and metals (silver and copper) are firmly attached to each other, and are highly dispersible and difficult to aggregate, so that the metal components (silver and copper) are stably dispersed without the use of additional additives such as dispersants and stabilizers, and are excellent in discoloration resistance, coatability, and transparency. In addition, the metal-supported titania nanoparticles and photocatalyst of the present invention have sufficient coatability and transparency without the use of additional dispersants and stabilizers, so that the visible light catalytic activity and dark place antibacterial and antiviral activity are not impaired by additives such as binders and dispersants, and since they have high resistance to physical impacts such as rubbing, they can have sustained excellent visible light catalytic activity. For this reason, the metal-loaded titania nanoparticles of the present invention are useful as photocatalysts (particularly visible light-responsive photocatalysts) and coating materials for photocatalysts. The metal-loaded titania nanoparticles of the present invention can have antimicrobial activity in bright places due to their photocatalytic activity, while in dark places they can have antimicrobial activity due to the action of the metals (silver and copper) present on the surface.

(1-1)チタニアナノ粒子
通常、水、無機酸、遊離した有機酸等は200℃以下でほとんど揮発する。一方、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を構成するチタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合していることから、200~600℃の範囲で徐々に脱離する。例えばアセトキシ基の場合は、約260℃をピークとして200~600℃の範囲で徐々に脱離する。このように、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を構成するチタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合していることから、乾燥又は焼成時にチタニアナノ粒子同士の凝集を抑制できるためクラック、剥がれ等が起こりにくく塗布性及び透明性に特に優れるとともに、クラック、剥がれ等を抑制することができ、さらには後述の金属を強固に担持させやすい結果可視光触媒活性にも優れる。なお、通常は、表面にアシルオキシ基を有していると可視光触媒活性は低下するのが技術常識であるが、本発明では上記のとおり乾燥又は焼成時にチタニアナノ粒子同士の凝集を抑制できるためクラック、剥がれ等の抑制効果が特に優れているとともに、後述の金属を強固に担持させやすいためアシルオキシ基を有しているにもかかわらず可視光触媒活性も向上させることができる。
(1-1) Titania nanoparticles Usually, water, inorganic acids, free organic acids, etc. volatilize almost entirely at 200 ° C. or less. On the other hand, the titania nanoparticles constituting the metal-supported titania nanoparticles of the present invention are gradually desorbed in the range of 200 to 600 ° C. because an acyloxy group is bonded to at least a part of the titanium atoms present on the surface. For example, in the case of an acetoxy group, it gradually desorbs in the range of 200 to 600 ° C. with a peak at about 260 ° C. Thus, the titania nanoparticles constituting the metal-supported titania nanoparticles of the present invention are bonded to at least a part of the titanium atoms present on the surface, so that the aggregation of the titania nanoparticles during drying or firing can be suppressed, and cracks, peeling, etc. are unlikely to occur, and the coating properties and transparency are particularly excellent, and cracks, peeling, etc. can be suppressed, and furthermore, the metal described below can be easily supported firmly, resulting in excellent visible light catalytic activity. It is generally known in the art that the presence of acyloxy groups on the surface normally reduces visible light catalytic activity. However, in the present invention, as described above, the aggregation of titania nanoparticles during drying or calcination can be suppressed, and therefore the effect of suppressing cracks, peeling, etc. is particularly excellent. In addition, since the metal described below can be easily supported firmly, visible light catalytic activity can be improved despite the presence of acyloxy groups.

また、上記チタニアナノ粒子は、表面に存在するチタン原子にアシルオキシ基が大量に結合していることが好ましい。表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が存在している場合は、上記のとおり200~600℃の範囲で徐々に離脱することから、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって昇温させた場合に200℃以上での質量減少が大きい。つまり、本発明において、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって昇温させた場合に200℃以上での質量減少は、表面に存在するチタン原子にアセトキシ基が結合している数の指標を意味している。このため、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が5質量%以上、好ましくは7~20質量%である。この際、示差熱熱重量同時測定装置(TG-DTA)の詳細な条件は、雰囲気:空気、昇温速度:3℃/分である。 In addition, the titania nanoparticles preferably have a large amount of acyloxy groups bonded to titanium atoms present on the surface. When acyloxy groups are present on at least some of the titanium atoms present on the surface, as described above, they are gradually removed in the range of 200 to 600°C, and therefore, when heated using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher is large. In other words, in the present invention, when heated using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher means an index of the number of acetoxy groups bonded to titanium atoms present on the surface. For this reason, when heated to 600°C using a thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA), the mass loss at 200°C or higher is 5% by mass or more, preferably 7 to 20% by mass. In this case, the detailed conditions of the thermogravimetry and differential thermal analyzer (TG-DTA) are atmosphere: air, heating rate: 3°C/min.

上記チタニアナノ粒子は、上記のとおり表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しているものであるが、このアシルオキシ基は、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合していることが好ましい。言い換えれば、このアシルオキシ基は、炭素数1~4のモノカルボン酸、炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸等の有機酸由来のアシルオキシ基であることが好ましい。 As described above, the titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, and it is preferable that the acyloxy groups are bonded to the titanium atoms via groups represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms). In other words, it is preferable that the acyloxy groups are acyloxy groups derived from organic acids such as monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms or hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms.

上記Rにおいてアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基等が挙げられ、ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基等が挙げられる。つまり、モノカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等が挙げられ、ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸等が挙げられる。 In the above R, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group, and examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, and a 2-hydroxyethyl group. In other words, examples of the monocarboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, and butyric acid, and examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid and lactic acid.

なお、揮発性、有害性及び分解性の観点から、Rとしては水素原子又はメチル基、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基等が好ましく、水溶性及び臭気の観点からメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基が好ましい。つまり、揮発性、有害性及び分解性の観点から、モノカルボン酸としてはギ酸、酢酸等が好ましく、ヒドロキシカルボン酸としてはグリコール酸、乳酸等が好ましい。また、水溶性及び臭気の観点から酢酸、グリコール酸、乳酸等が特に好ましい。これらの有機酸は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 From the viewpoints of volatility, harmfulness, and decomposability, R is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, or the like, and from the viewpoints of water solubility and odor, a methyl group, a 1-hydroxyethyl group, or a 2-hydroxyethyl group is preferred. In other words, from the viewpoints of volatility, harmfulness, and decomposability, formic acid, acetic acid, or the like is preferred as a monocarboxylic acid, and glycolic acid, lactic acid, or the like is preferred as a hydroxycarboxylic acid. Furthermore, from the viewpoints of water solubility and odor, acetic acid, glycolic acid, lactic acid, or the like is particularly preferred. These organic acids can be used alone or in combination of two or more kinds.

上記チタニアナノ粒子の平均粒子径は、1~5nmが好ましく、2~4nmがより好ましい。チタニアナノ粒子の平均粒子径をこの範囲とすることにより、金属(銀及び銅)を適度且つより強固に担持させやすく、可視光触媒活性がより高く、且つ透明性のより高い膜が形成しやすい。また、通常平均粒子径が小さい場合、加熱時の収縮が大きいため、クラックや基板からの剥離が起こりやすいが、本発明の金属担持チタニアナノ粒子は平均粒子径が小さいチタニアナノ粒子を使用した場合にも塗布性に優れる材料である。本発明において、チタニアナノ粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 The average particle size of the titania nanoparticles is preferably 1 to 5 nm, and more preferably 2 to 4 nm. By setting the average particle size of the titania nanoparticles in this range, it is easy to support the metals (silver and copper) appropriately and more firmly, and it is easy to form a film with higher visible light catalytic activity and higher transparency. In addition, when the average particle size is small, the shrinkage during heating is large, so that cracks and peeling from the substrate are likely to occur. However, the metal-supported titania nanoparticles of the present invention are a material that has excellent coatability even when titania nanoparticles with a small average particle size are used. In the present invention, the average particle size of the titania nanoparticles is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

上記チタニアナノ粒子の比表面積は、150~500m/gが好ましく、200~400m/gがより好ましい。チタニアナノ粒子の比表面積をこの範囲とすることにより、金属(銀及び銅)を適度且つより強固に担持させやすく、可視光触媒活性を高くしやすい。上記チタニアナノ粒子の比表面積はBET法により測定する。 The specific surface area of the titania nanoparticles is preferably 150 to 500 m 2 /g, more preferably 200 to 400 m 2 /g. By setting the specific surface area of the titania nanoparticles in this range, it is easy to support metals (silver and copper) appropriately and more firmly, and it is easy to increase visible light catalytic activity. The specific surface area of the titania nanoparticles is measured by the BET method.

また、上記チタニアナノ粒子は、N、Cl及びS元素の濃度をいずれも0~5000ppm、特に0~1000ppmとすることができる。チタニアナノ粒子のN、Cl及びS元素の濃度をこの範囲とすることにより、基材の腐食等を抑えやすい。なお、この条件は、TiCl、TiOSO等の酸性チタニア前駆体由来の不純物が存在しないか、又はごく少量であることを意味している。上記チタニアナノ粒子のN、Cl及びS元素の濃度はWDX(蛍光X線)により測定する。 In addition, the titania nanoparticles can have N, Cl and S element concentrations of 0 to 5000 ppm, particularly 0 to 1000 ppm. By setting the N, Cl and S element concentrations of the titania nanoparticles in this range, corrosion of the substrate is easily suppressed. This condition means that there is no impurity derived from an acidic titania precursor such as TiCl 4 or TiOSO 4 , or there is only a small amount of impurities. The N, Cl and S element concentrations of the titania nanoparticles are measured by WDX (fluorescent X-ray).

さらに、上記チタニアナノ粒子の結晶形は、アナターゼ型が好ましい。アナターゼ型を採用することにより、可視光触媒活性を特に向上させることができる。また、同様の理由から、アナターゼ型以外の結晶形は存在せず、アナターゼ型100%であることが好ましい。 Furthermore, the crystal form of the titania nanoparticles is preferably anatase type. By adopting anatase type, the visible light catalytic activity can be particularly improved. For the same reason, it is preferable that there are no crystal forms other than anatase type, and that the anatase type is 100%.

(1-2)金属
本発明の金属担持チタニアナノ粒子を構成する金属種は、銀及び銅の双方である。これにより、それぞれ単独で担持させた場合と比較すると、明所及び暗所(特に暗所)における抗菌活性及び抗ウイルス活性を特に向上させることができる。
(1-2) Metal The metal species constituting the metal-supported titania nanoparticles of the present invention are both silver and copper. This makes it possible to particularly improve the antibacterial activity and antiviral activity in a lighted place and in a dark place (especially in a dark place) compared to the case where each metal is supported alone.

なかでも、銀の形態は、特に制限されるわけではないが、銀の安定性、明所及び暗所(特に暗所)における抗菌活性及び抗ウイルス活性等の観点から、銀ナノ粒子及び/又は1価の銀イオンが好ましく、銀ナノ粒子がより好ましい。 Among these, the form of silver is not particularly limited, but from the viewpoints of the stability of silver, antibacterial activity and antiviral activity in light and dark places (particularly dark places), etc., silver nanoparticles and/or monovalent silver ions are preferred, and silver nanoparticles are more preferred.

また、銅の形態は、特に制限されるわけではないが、銅の安定性、明所及び暗所(特に暗所)における抗菌活性及び抗ウイルス活性等の観点から、銅ナノ粒子、1価の銅イオン及び2価の銅イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、1価の銅イオン及び/又は2価の銅イオンがより好ましく、2価の銅イオンがさらに好ましい。 The form of copper is not particularly limited, but from the viewpoints of copper stability, antibacterial activity and antiviral activity in light and dark places (particularly dark places), etc., at least one selected from the group consisting of copper nanoparticles, monovalent copper ions and divalent copper ions is preferred, monovalent copper ions and/or divalent copper ions are more preferred, and divalent copper ions are even more preferred.

通常、酸化チタンに金属イオン又は金属ナノ粒子を添加すると、酸化チタンの比表面積や金属イオン濃度に関わらず、金属イオンが経時で還元され金属ナノ粒子が生成され、金属ナノ粒子同士が経時で熱凝集することで、金属の沈殿が見られることが多い。一方、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を構成するチタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合していることから、金属イオン及び金属ナノ粒子がチタニアナノ粒子上で安定化され、経時の還元や熱凝集が抑制される。 Normally, when metal ions or metal nanoparticles are added to titanium oxide, the metal ions are reduced over time to produce metal nanoparticles, regardless of the specific surface area of titanium oxide or the metal ion concentration, and the metal nanoparticles thermally aggregate over time, often resulting in metal precipitation. On the other hand, the titania nanoparticles that constitute the metal-loaded titania nanoparticles of the present invention have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface, so that the metal ions and metal nanoparticles are stabilized on the titania nanoparticles, and reduction and thermal aggregation over time are suppressed.

銀ナノ粒子を使用する場合、上記の観点から銀ナノ粒子の粒径成長が抑えられやすく、当該銀ナノ粒子の平均粒子径は500nm以下が好ましく、10~200nmがより好ましい。担持される銀ナノ粒子の平均粒子径をこの範囲とすることにより、可視光触媒活性をより向上させ、透明性をより向上させた膜を形成しやすい。銀ナノ粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡観察により測定する。 When silver nanoparticles are used, the particle size growth of the silver nanoparticles is easily suppressed from the above viewpoint, and the average particle size of the silver nanoparticles is preferably 500 nm or less, and more preferably 10 to 200 nm. By setting the average particle size of the supported silver nanoparticles within this range, it is easy to form a film with improved visible light catalytic activity and improved transparency. The average particle size of the silver nanoparticles is measured by observation with an electron microscope.

銅ナノ粒子を使用する場合、上記の観点から銅ナノ粒子の粒径成長が抑えられやすく、当該銅ナノ粒子の平均粒子径は500nm以下が好ましく、1~100nmがより好ましい。担持される銅ナノ粒子の平均粒子径をこの範囲とすることにより、可視光触媒活性をより向上させ、透明性をより向上させた膜を形成しやすい。銅ナノ粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡観察により測定する。 When copper nanoparticles are used, the particle size growth of the copper nanoparticles is easily suppressed from the above viewpoint, and the average particle size of the copper nanoparticles is preferably 500 nm or less, and more preferably 1 to 100 nm. By setting the average particle size of the supported copper nanoparticles within this range, it is easy to form a film with improved visible light catalytic activity and improved transparency. The average particle size of the copper nanoparticles is measured by observation with an electron microscope.

本発明において、チタニアナノ粒子の表面に対する銀の担持量は、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)やチタニアナノ粒子の安定性の観点から、チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して200質量%以下が好ましく、0.0001~25質量%がより好ましく、0.01~10質量%がさらに好ましい。この範囲とすることで、塗布性及び透明性は維持しやすく、暗所での抗菌活性及び抗ウイルス活性並びに光触媒活性を特に向上させやすい。 In the present invention, the amount of silver supported on the surface of the titania nanoparticles is preferably 200% by mass or less, more preferably 0.0001 to 25% by mass, and even more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the titanium oxide in the titania nanoparticles, from the viewpoints of antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity) and stability of the titania nanoparticles. By setting the amount within this range, it is easy to maintain the coatability and transparency, and it is easy to particularly improve the antibacterial activity, antiviral activity, and photocatalytic activity in the dark.

本発明において、チタニアナノ粒子の表面に対する銅の担持量は、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)やチタニアナノ粒子の安定性の観点から、チタニアナノ粒子中の酸化チタンに対して100質量%以下が好ましく、0.0001~25質量%がより好ましく、0.01~10質量%がさらに好ましい。この範囲とすることで、塗布性及び透明性は維持しやすく、暗所での抗菌活性及び抗ウイルス活性並びに光触媒活性を特に向上させやすい。 In the present invention, the amount of copper supported on the surface of the titania nanoparticles is preferably 100% by mass or less, more preferably 0.0001 to 25% by mass, and even more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the titanium oxide in the titania nanoparticles, from the viewpoints of antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity) and stability of the titania nanoparticles. By setting the amount within this range, it is easy to maintain the coatability and transparency, and it is easy to particularly improve the antibacterial activity, antiviral activity, and photocatalytic activity in the dark.

本発明において、チタニアナノ粒子に担持される銀の担持量の銅の担持量に対する比(銀の担持量/銅の担持量)は、特に制限されるわけではないが、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)やチタニアナノ粒子の安定性の観点から、0.0001~2000000が好ましく、0.001~10000がより好ましく、0.01~100がさらに好ましい。 In the present invention, the ratio of the amount of silver supported on the titania nanoparticles to the amount of copper supported (amount of silver supported/amount of copper supported) is not particularly limited, but from the viewpoint of antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity) and the stability of the titania nanoparticles, it is preferably 0.0001 to 2,000,000, more preferably 0.001 to 10,000, and even more preferably 0.01 to 100.

2.金属担持チタニアナノ粒子及び光触媒の製造方法
上記した金属をチタニアナノ粒子に担持させる方法としては、金属ナノ粒子及び/又は金属錯体とチタニアナノ粒子とを混合後光照射により担持する光析出法と、任意の方法で合成され金属ナノ粒子及び/又は金属錯体をチタニアナノ粒子と接触させて混合又は静置して担持する方法とがあるが、本発明においては、いずれの方法も採用できる。
2. Method for producing metal-loaded titania nanoparticles and photocatalyst As a method for loading the above-mentioned metals on titania nanoparticles, there is a photoprecipitation method in which metal nanoparticles and/or metal complexes are mixed with titania nanoparticles and then irradiated with light to load the metals, and a method in which metal nanoparticles and/or metal complexes synthesized by any method are brought into contact with titania nanoparticles and mixed or allowed to stand to load the metals. Either method can be used in the present invention.

具体的には、本発明の金属担持チタニアナノ粒子及び光触媒は、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程と、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する工程と、
(C1)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合して得られた分散液に対して紫外光を照射する工程、
(C2)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合する工程、又は
(C3)前記工程(B)で得られた分散液に、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを添加して静置する工程と
を備える方法により製造することができる。
Specifically, the metal-supported titania nanoparticles and photocatalyst of the present invention are
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
(B) heating the dispersion obtained in step (A) at a temperature higher than 80° C. for at least 1 hour;
(C1) A step of irradiating ultraviolet light onto the dispersion obtained by mixing the dispersion obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound;
(C2) A step of mixing the dispersion liquid obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound, or (C3) A step of adding silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound to the dispersion liquid obtained in the step (B) and allowing to stand. It can be produced by a method comprising the steps of:

工程(C1)、(C2)及び(C3)のうちでは、工程(C1)のように、外部からエネルギーを加えることで担持効率を向上させやすい一方、工程(C2)を採用すると、チタニアナノ粒子分散液の高粘度化を防げるだけでなく、均一な粒子を得やすい。 Among steps (C1), (C2) and (C3), the loading efficiency can be easily improved by applying energy from the outside, as in step (C1), while the adoption of step (C2) not only prevents the titania nanoparticle dispersion from becoming too viscous, but also makes it easier to obtain uniform particles.

また、工程(C1)、(C2)及び(C3)ではいずれも、加熱することで担持効率をさらに向上させることも可能である。 In addition, in steps (C1), (C2) and (C3), the loading efficiency can be further improved by heating.

(2-1)工程(A)
工程(A)では、チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る。
(2-1) Process (A)
In step (A), a titanium-containing substance, an organic acid and water are mixed to obtain a dispersion.

使用するチタンを含む物質としては、加熱により酸化チタンとなる物質であれば特に制限はない。つまり、チタンを含む物質としては、酸化チタン及び/又は酸化チタン前駆体が好ましく、具体的には、酸化チタン;水酸化チタン;チタンアルコキシド;三塩化チタン、四塩化チタン等のハロゲン化チタン(特に塩基で中和したもの);金属チタン等が挙げられる。これらのチタンを含む物質は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。これらのなかでも、得られるチタニアの分散性、塗布性及び可視光触媒性の観点から、チタンアルコキシド、水酸化チタン又はハロゲン化チタン(特に塩基で中和したもの)が好ましく、特に純度、分散性、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点からチタンアルコキシドがより好ましい。 There are no particular limitations on the titanium-containing substance used, so long as it is a substance that becomes titanium oxide when heated. In other words, titanium oxide and/or titanium oxide precursors are preferred as titanium-containing substances, and specific examples include titanium oxide; titanium hydroxide; titanium alkoxide; titanium halides such as titanium trichloride and titanium tetrachloride (particularly those neutralized with a base); and metallic titanium. These titanium-containing substances can be used alone or in combination of two or more. Among these, titanium alkoxide, titanium hydroxide, or titanium halide (particularly those neutralized with a base) are preferred from the viewpoints of dispersibility, coatability, and visible light catalysis of the resulting titania, and titanium alkoxide is more preferred from the viewpoints of purity, dispersibility, coatability, transparency, and visible light catalysis.

チタンアルコキシドとしては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn-ブトキシド、チタンテトラn-プロポキシド、チタンテトラエトキシド等が挙げられ、コスト、副生成物の水溶性、塗布性及び可視光触媒性の観点から、チタンテトライソプロポキシドが好ましい。 Titanium alkoxides include titanium tetraisopropoxide, titanium tetra n-butoxide, titanium tetra n-propoxide, titanium tetraethoxide, etc., and titanium tetraisopropoxide is preferred from the standpoints of cost, water solubility of by-products, coatability, and visible light catalytic properties.

なお、チタンアルコキシドと有機酸との組合せによっては、得られるチタニアを触媒として水に溶けにくいエステル化合物が遊離することがあるが、チタニア自身には問題はない(例えば、チタンテトラn-ブトキシドと酢酸の組合せにおいて、混合し加熱した段階で酢酸ブチルが生じ遊離する)が、均一な分散液を得る観点からは、水溶性に優れる有機酸アルコキシドが得られる有機酸とチタンアルコキシドとの組合せを採用することが好ましい。 Depending on the combination of titanium alkoxide and organic acid, the resulting titania may act as a catalyst to liberate an ester compound that is poorly soluble in water, but this does not pose a problem for the titania itself (for example, in the combination of titanium tetra n-butoxide and acetic acid, butyl acetate is produced and liberated when mixed and heated). However, from the perspective of obtaining a uniform dispersion, it is preferable to use a combination of organic acid and titanium alkoxide that produces an organic acid alkoxide with excellent water solubility.

ハロゲン化チタン(四塩化チタン、三塩化チタン等)については、不純物(ハロゲン)、量産時の反応器の腐食、結晶性制御、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点から、塩基で中和し、沈殿物の洗浄を行ってから用いることが好ましい。その場合、得られるチタニアの分散性の観点から、乾燥を行わずに用いることが好ましい。 Titanium halides (titanium tetrachloride, titanium trichloride, etc.) are preferably neutralized with a base and the precipitate washed before use from the viewpoints of impurities (halogens), corrosion of the reactor during mass production, crystallinity control, coatability, transparency, and visible light catalysis. In that case, from the viewpoint of dispersibility of the resulting titania, it is preferable to use it without drying.

なお、チタンを含む物質として、酸化チタン、金属チタン等の固体を用いる場合は、平均粒子径は100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。下限値は特に設定されないが、通常1nm程度である。なお、粒径が大きい場合は遊星ボールミル、ペイントシェーカー等を用いて乾式又は湿式で粉砕して用いることもできる。酸化チタン、金属チタン等の固体の平均粒子径は、電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 When using a solid such as titanium oxide or metallic titanium as the titanium-containing substance, the average particle size is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. There is no particular lower limit, but it is usually about 1 nm. If the particle size is large, it can be ground in a dry or wet manner using a planetary ball mill, paint shaker, etc. The average particle size of solids such as titanium oxide or metallic titanium is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

工程(A)で生成する分散液中のチタンを含む物質の濃度は、生産性、反応液の粘度、塗布性、透明性及び可視光触媒性の観点から、0.01~5mol/Lが好ましく、0.05~3mol/Lがより好ましい。 The concentration of the titanium-containing substance in the dispersion liquid produced in step (A) is preferably 0.01 to 5 mol/L, more preferably 0.05 to 3 mol/L, from the viewpoints of productivity, viscosity of the reaction liquid, coatability, transparency, and visible light catalytic properties.

反応に使用する酸は、有機酸であり、揮発性のある酸が好ましいことから化学式C2n+1COOH(n=0~3)で示されるモノカルボン酸(炭素数1~4のモノカルボン酸)、炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。 The acid used in the reaction is an organic acid, and since a volatile acid is preferable, examples of the acid include a monocarboxylic acid represented by the chemical formula C n H 2n+1 COOH (n = 0 to 3) (monocarboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms) and a hydroxycarboxylic acid having 2 to 3 carbon atoms.

揮発性、有害性及び分解性の観点から、モノカルボン酸としてはn=0のギ酸及びn=1の酢酸が好ましく、ヒドロキシカルボン酸としてはグリコール酸、乳酸等が好ましく、水溶性及び臭気の観点から酢酸、グリコール酸、乳酸等が特に好ましい。これらの有機酸は単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 From the viewpoints of volatility, toxicity, and decomposability, formic acid (n=0) and acetic acid (n=1) are preferred as monocarboxylic acids, and glycolic acid, lactic acid, etc. are preferred as hydroxycarboxylic acids, with acetic acid, glycolic acid, lactic acid, etc. being particularly preferred from the viewpoints of water solubility and odor. These organic acids can be used alone or in combination of two or more kinds.

有機酸の使用量は、分散性、塗布性、透明性、可視光触媒性及びコストの観点から、チタンを含む物質中のチタン1モルに対して、アシルオキシ基のモル数が1.5モル以上、特に2モル以上となるように調整することが好ましい。有機酸を多く用いるほど経時安定性、塗布性、透明性等を向上させやすい。なお、上限値は特に制限されないが、チタンを含む物質中のチタン1モルに対して、アシルオキシ基のモル数が通常10モル以下となるように調整することが好ましい。 From the viewpoints of dispersibility, coatability, transparency, visible light catalysis, and cost, it is preferable to adjust the amount of organic acid used so that the number of moles of acyloxy groups per mole of titanium in the titanium-containing substance is 1.5 moles or more, and particularly 2 moles or more. The more organic acid used, the easier it is to improve stability over time, coatability, transparency, etc. There is no particular upper limit, but it is preferable to adjust the number of moles of acyloxy groups per mole of titanium in the titanium-containing substance so that it is usually 10 moles or less.

工程(A)で得られる分散液中の有機酸の濃度は、分散性、塗布性、透明性、可視光触媒性及びコストの観点から、0.02~10mol/Lが好ましく、0.1~7mol/Lがより好ましい。 The concentration of the organic acid in the dispersion obtained in step (A) is preferably 0.02 to 10 mol/L, more preferably 0.1 to 7 mol/L, from the viewpoints of dispersibility, coatability, transparency, visible light catalytic properties, and cost.

反応溶媒としては、水等の水性溶媒を主成分(具体的には、例えば50質量%以上)として用いることが好ましいが、反応時にアルコール又はエステルを含んでいてもよい。 As the reaction solvent, it is preferable to use an aqueous solvent such as water as the main component (specifically, for example, 50% by mass or more), but alcohol or ester may be included during the reaction.

例えばチタンテトライソプロポキシドを原料として用いた場合、有機酸との反応によりイソプロピルアルコールが生じる。また、加熱により有機酸のイソプロピルエステルが生じることもある。つまり、工程(A)により得られる分散液中には、アルコール又はエステルを投入してもよいし、系中で発生していてもよい。このアルコール又はエステルについては、100℃以下の開放系における加熱により除去してもよいし、減圧により除去してもよいし、反応液中に残留していてもよい。 For example, when titanium tetraisopropoxide is used as a raw material, isopropyl alcohol is produced by reaction with an organic acid. Also, isopropyl esters of organic acids may be produced by heating. In other words, alcohol or ester may be added to the dispersion obtained by step (A), or may be generated in the system. This alcohol or ester may be removed by heating in an open system at 100°C or below, or may be removed by reducing pressure, or may remain in the reaction liquid.

なお、分散液中にアルコールが含まれる場合には、得られるチタニアナノ粒子及び本発明の金属担持チタニアナノ粒子の平均粒子径が小さくなる傾向にあり、平均粒子径を制御するために、意図的にアルコールを添加してもよい。 When alcohol is contained in the dispersion, the average particle size of the obtained titania nanoparticles and the metal-supported titania nanoparticles of the present invention tends to be small, so alcohol may be intentionally added to control the average particle size.

本発明においては、通常チタニアナノ粒子の水熱合成反応に用いることが多い硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸(特に無機強酸)は、得られるチタニアナノ粒子の結晶形がアナターゼ型の他にブルッカイト型も混在するだけでなく、得られる分散液の貯蔵安定性、装置の腐食、不純物、排水等の観点からも原則用いないことが好ましい。ただし、原料の分散性、透明性、均一性等を高め取扱いを容易にする場合には、効果を損なわない範囲で、例えば、0.01mol/L以下の範囲で補助的に使用することもできる。この場合、工程(A)で得られる分散液中のN、Cl及びS元素の濃度がいずれも0.01mol/L以下となる。 In the present invention, it is preferable not to use inorganic acids (especially strong inorganic acids) such as nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid, which are usually used in the hydrothermal synthesis reaction of titania nanoparticles, not only because the crystal form of the obtained titania nanoparticles is a mixture of anatase type and brookite type, but also from the viewpoint of storage stability of the obtained dispersion, corrosion of the equipment, impurities, drainage, etc. However, when the dispersibility, transparency, uniformity, etc. of the raw material are improved to facilitate handling, they can be used supplementarily within a range that does not impair the effect, for example, in a range of 0.01 mol/L or less. In this case, the concentrations of N, Cl, and S elements in the dispersion obtained in step (A) are all 0.01 mol/L or less.

このような工程(A)で得られる分散液のpHは、装置の腐食や取扱いの安全性、分散性等の観点から、2以上6未満が好ましく、2.1~5がより好ましい。 The pH of the dispersion obtained in step (A) is preferably 2 or more and less than 6, more preferably 2.1 to 5, from the viewpoints of equipment corrosion, handling safety, dispersibility, etc.

工程(A)において、分散液の作製方法は特に制限はなく、チタンを含む物質、有機酸及び水(溶媒)を同時に混合してもよいし、逐次混合してもよい。特に、量産スケールにおいては、凝集して大きな塊を形成しにくく攪拌を継続しやすい観点から、有機酸及び水(溶媒)を混合した後に、攪拌しながらチタンを含む物質を投入することが好ましい。一方、ラボスケールにおいては、チタンを含む物質及び有機酸を混合した後に、攪拌しながら水を投入することが好ましい。 In step (A), the method of preparing the dispersion is not particularly limited, and the titanium-containing substance, organic acid, and water (solvent) may be mixed simultaneously or sequentially. In particular, on a mass production scale, it is preferable to mix the organic acid and water (solvent) and then add the titanium-containing substance while stirring, from the viewpoint of being less likely to aggregate and form large lumps and making it easier to continue stirring. On the other hand, on a laboratory scale, it is preferable to mix the titanium-containing substance and organic acid and then add water while stirring.

(2-2)工程(B)
工程(B)においては、工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で1時間以上加熱する。
(2-2) Process (B)
In step (B), the dispersion obtained in step (A) is heated at a temperature higher than 80° C. for 1 hour or more.

工程(B)は、常圧下に行ってもよいし、密閉容器内で加圧下に行ってもよい。チタニアナノ粒子及び本発明の金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子の平均粒子径を小さくする観点から、常圧下に行うことが好ましく、具体的には0.09~0.11MPaが好ましい。なお、加圧下に行う場合は、可視光触媒活性が高く、且つ透明性の高い膜が形成しやすい観点からは、0.2MPa以下(0.11~0.2MPa)において短時間(例えば5~30分程度)の反応を行うことが好ましい。 Step (B) may be carried out under normal pressure or under pressure in a closed vessel. From the viewpoint of reducing the average particle size of the titania nanoparticles and the metal nanoparticle-supported titania nanoparticles of the present invention, it is preferable to carry out the reaction under normal pressure, specifically 0.09 to 0.11 MPa. When carrying out the reaction under pressure, it is preferable to carry out the reaction for a short period of time (e.g., about 5 to 30 minutes) at 0.2 MPa or less (0.11 to 0.2 MPa) from the viewpoint of easily forming a film with high visible light catalytic activity and high transparency.

加熱の際には、チタンを含む物質と有機酸と水とを十分に反応させる観点から、撹拌することが好ましい。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。また、攪拌時間は、チタンを含む物質と有機酸と水とを十分に反応させる観点から、1時間以上が好ましく、1.5時間以上がより好ましい。攪拌時間の上限値は特に制限されないが、通常240時間である。 During heating, stirring is preferred from the viewpoint of thoroughly reacting the titanium-containing substance with the organic acid and water. There are no particular limitations on the stirring method, and conventional methods can be followed. Furthermore, from the viewpoint of thoroughly reacting the titanium-containing substance with the organic acid and water, the stirring time is preferably 1 hour or more, and more preferably 1.5 hours or more. There is no particular limitation on the upper limit of the stirring time, but it is usually 240 hours.

加熱温度は、80℃より高い温度、好ましくは82℃以上である。加熱温度が80℃以下では、クラックが発生しやすく、塗布性に劣りすぐに脱落することから塗膜を形成することが困難となる。なお、加熱温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常120℃である。 The heating temperature is higher than 80°C, preferably 82°C or higher. If the heating temperature is lower than 80°C, cracks are likely to occur, the coating properties are poor, and the coating falls off easily, making it difficult to form a coating film. There is no particular upper limit to the heating temperature, but when the reaction is carried out at normal pressure, it is usually 120°C.

このような工程(B)で得られる分散液のpHは、装置の腐食や取扱いの安全性、分散性等の観点から、2以上6未満が好ましく、2.1~5がより好ましい。 The pH of the dispersion obtained in step (B) is preferably 2 or more and less than 6, more preferably 2.1 to 5, from the viewpoints of equipment corrosion, handling safety, dispersibility, etc.

(2-3)工程(C1)
工程(C1)においては、工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合して得た分散液に対して紫外光を照射する。
(2-3) Process (C1)
In step (C1), the dispersion obtained in step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound are mixed to obtain a dispersion, which is then irradiated with ultraviolet light.

銀として銀ナノ粒子を使用する場合、当該銀ナノ粒子は、公知又は市販品を使用することができる。銀ナノ粒子を合成する場合、例えば、銀ナノ粒子,日本接着学会誌,2008年,44巻,11号,414-419に記載の方法に基づいて合成することができる。 When silver nanoparticles are used as silver, known or commercially available products can be used. When synthesizing silver nanoparticles, they can be synthesized, for example, based on the method described in Silver Nanoparticles, Journal of the Adhesion Society of Japan, 2008, Vol. 44, No. 11, pp. 414-419.

この際使用できる銀ナノ粒子の平均粒子径は、特に制限はなく、抗菌抗ウイルス活性及びナノ粒子の分散安定性の観点から、0.1~500nmが好ましく、1~100nmがより好ましい。 There are no particular limitations on the average particle size of the silver nanoparticles that can be used in this case, but from the viewpoint of antibacterial and antiviral activity and dispersion stability of the nanoparticles, it is preferably 0.1 to 500 nm, and more preferably 1 to 100 nm.

銀化合物として銀塩を使用する場合、工程(A)及び(B)で得られるチタニアナノ粒子を含む分散液(ゾル)が酸性であるため、工程(C1)を経た分散液が塩基性となることを避けることが好ましい。このため、銀塩としては、水溶液が酸性又は中性である銀塩が好ましい。このような銀塩としては、具体的には、塩化銀(I)、硝酸銀(I)、有機酸銀(乳酸銀(I)、酢酸銀(I)、クエン酸銀(I)、ミリスチン酸銀(I)等)、硫化銀(I)、酸化銀(I)、リン酸銀(I)、炭酸銀(I)、臭化銀(I)、ヨウ化銀(I)等が挙げられる。これらの銀塩を、還元により銀ナノ粒子となる銀ナノ粒子前駆体として使用することも可能である。 When a silver salt is used as the silver compound, since the dispersion (sol) containing titania nanoparticles obtained in steps (A) and (B) is acidic, it is preferable to avoid the dispersion after step (C1) becoming basic. For this reason, the silver salt is preferably a silver salt whose aqueous solution is acidic or neutral. Specific examples of such silver salts include silver chloride (I), silver nitrate (I), organic acid silver (silver lactate (I), silver acetate (I), silver citrate (I), silver myristate (I), etc.), silver sulfide (I), silver oxide (I), silver phosphate (I), silver carbonate (I), silver bromide (I), silver iodide (I), etc. These silver salts can also be used as silver nanoparticle precursors that become silver nanoparticles by reduction.

以上の銀ナノ粒子及び銀化合物は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 The above silver nanoparticles and silver compounds can be used alone or in combination of two or more types.

銅として銅ナノ粒子を使用する場合、当該銅ナノ粒子は、公知又は市販品を使用することができる。銅ナノ粒子を合成する場合、例えば、Cu and Cu-Based Nanoparticles: Synthesis and Applications in Catalysis Chemical Reviews, 2016, 116 (6), 3722-3811に記載の方法に基づいて合成することができる。 When copper nanoparticles are used as copper, known or commercially available products can be used. When synthesizing copper nanoparticles, they can be synthesized based on the method described in, for example, Cu and Cu-Based Nanoparticles: Synthesis and Applications in Catalysis Chemical Reviews, 2016, 116 (6), 3722-3811.

この際使用できる銅ナノ粒子の平均粒子径は、特に制限はなく、抗菌抗ウイルス活性及びナノ粒子の分散安定性の観点から、0.1~200nmが好ましく、1~50nmがより好ましい。 The average particle size of the copper nanoparticles that can be used in this case is not particularly limited, but from the viewpoint of antibacterial and antiviral activity and dispersion stability of the nanoparticles, it is preferably 0.1 to 200 nm, and more preferably 1 to 50 nm.

銅化合物として銅塩を使用する場合、工程(A)及び(B)で得られるチタニアナノ粒子を含む分散液(ゾル)が酸性であるため、工程(C1)を経た分散液が塩基性となることを避けることが好ましい。このため、銅塩としては、水溶液が酸性又は中性である銅塩が好ましい。このような銅塩としては、具体的には、有機酸銅(酢酸銅(II)、乳酸銅(II)、クエン酸銅(II)、ミリスチン酸銅(II)等)、硫酸銅(II)、硝酸銅(II)、リン酸銅(II)、酸化銅(I)、酸化銅(II)、炭酸銅(II)等が挙げられる。これらの銅塩を、還元により銀ナノ粒子となる銀ナノ粒子前駆体として使用することも可能である。 When using a copper salt as the copper compound, since the dispersion (sol) containing titania nanoparticles obtained in steps (A) and (B) is acidic, it is preferable to avoid the dispersion after step (C1) becoming basic. For this reason, the copper salt is preferably a copper salt whose aqueous solution is acidic or neutral. Specific examples of such copper salts include organic acid copper (copper (II) acetate, copper (II) lactate, copper (II) citrate, copper (II) myristate, etc.), copper (II) sulfate, copper (II) nitrate, copper (II) phosphate, copper (I) oxide, copper (II) oxide, copper (II) carbonate, etc. These copper salts can also be used as silver nanoparticle precursors that become silver nanoparticles by reduction.

以上の銅ナノ粒子及び銅化合物は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 The above copper nanoparticles and copper compounds can be used alone or in combination of two or more types.

なかでも、特に制限されるわけではないが、得られる金属担持チタニアナノ粒子における銅の安定性、明所及び暗所(特に暗所)における抗菌活性及び抗ウイルス活性等の観点から、銅ナノ粒子、銅ナノ粒子前駆体、1価の銅塩、2価の銅塩等が好ましく、1価の銅塩、2価の銅塩等がより好ましく、2価の銅塩がさらに好ましい。 Among these, although not particularly limited, from the viewpoints of the stability of copper in the obtained metal-loaded titania nanoparticles, antibacterial activity and antiviral activity in light and dark places (particularly dark places), etc., copper nanoparticles, copper nanoparticle precursors, monovalent copper salts, divalent copper salts, etc. are preferred, monovalent copper salts, divalent copper salts, etc. are more preferred, and divalent copper salts are even more preferred.

工程(C1)において、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物の使用量は、分散性、透明性、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)、チタニアナノ粒子の安定性等の観点から、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物中の銀元素の質量に換算して、工程(B)で得られた分散液を200℃で加熱した際の固形分量に対して200質量%以下が好ましく、0.0001~25質量%がより好ましく、0.01~10質量%がさらに好ましい。この範囲とすることで、塗布性及び透明性は維持しやすく、暗所での抗菌活性及び抗ウイルス活性並びに光触媒活性を特に向上させやすい。 In step (C1), the amount of silver nanoparticles and/or silver compound used is preferably 200% by mass or less, more preferably 0.0001 to 25% by mass, and even more preferably 0.01 to 10% by mass, calculated in terms of the mass of silver element in the silver nanoparticles and/or silver compound, relative to the solid content when the dispersion obtained in step (B) is heated at 200°C, from the viewpoints of dispersibility, transparency, antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity), stability of titania nanoparticles, etc. By setting the amount within this range, it is easy to maintain the coatability and transparency, and it is easy to particularly improve the antibacterial activity, antiviral activity, and photocatalytic activity in a dark place.

工程(C1)において、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物の使用量は、分散性、透明性、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)、チタニアナノ粒子の安定性等の観点から、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物中の銅元素の質量に換算して、工程(B)で得られた分散液を200℃で加熱した際の固形分量に対して100質量%以下が好ましく、0.0001~25質量%がより好ましく、0.01~10質量%がさらに好ましい。この範囲とすることで、塗布性及び透明性は維持しやすく、暗所での抗菌活性及び抗ウイルス活性並びに光触媒活性を特に向上させやすい。 In step (C1), the amount of copper nanoparticles and/or copper compound used is, in terms of the mass of copper element in the copper nanoparticles and/or copper compound, preferably 100 mass% or less, more preferably 0.0001 to 25 mass%, and even more preferably 0.01 to 10 mass%, based on the solid content when the dispersion obtained in step (B) is heated at 200°C, from the viewpoints of dispersibility, transparency, antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity), stability of titania nanoparticles, etc. By setting it in this range, it is easy to maintain the coatability and transparency, and it is easy to particularly improve the antibacterial activity, antiviral activity, and photocatalytic activity in the dark.

工程(C1)において、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物の使用量の銅ナノ粒子及び/又は銅化合物の使用量に対する比(銀ナノ粒子や銀化合物の使用量/銅ナノ粒子や銅化合物の使用量)は、特に制限されるわけではないが、抗微生物活性(抗菌活性及び抗ウイルス活性)やチタニアナノ粒子の安定性の観点から、0.0001~2000000が好ましく、0.001~10000がより好ましく、0.01~100がさらに好ましい。 In step (C1), the ratio of the amount of silver nanoparticles and/or silver compounds used to the amount of copper nanoparticles and/or copper compounds used (amount of silver nanoparticles or silver compounds used/amount of copper nanoparticles or copper compounds used) is not particularly limited, but from the viewpoint of antimicrobial activity (antibacterial activity and antiviral activity) and the stability of titania nanoparticles, it is preferably 0.0001 to 2,000,000, more preferably 0.001 to 10,000, and even more preferably 0.01 to 100.

工程(C1)において、紫外光の照射強度は、銀及び銅のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、10μW/cm以上が好ましく、100μW/cm以上がより好ましく、1mW/cm以上がさらに好ましい。なお、紫外光の照射強度の上限値は、特に制限はないが、通常2W/cmである。 In step (C1), the irradiation intensity of the ultraviolet light is preferably 10 μW/cm 2 or more, more preferably 100 μW/cm 2 or more, and even more preferably 1 mW/cm 2 or more, from the viewpoints of ease of supporting silver and copper on titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. The upper limit of the irradiation intensity of the ultraviolet light is not particularly limited, but is usually 2 W/cm 2 .

工程(C1)において、紫外光の照射時間は、5分以上照射することでチタニアナノ粒子表面に銀及び銅が生成しやすいが、可視光触媒活性等の観点から10分以上照射することが好ましく、20分以上照射することがより好ましい。なお、紫外光の照射時間の上限値は、特に制限はないが、通常5時間である。 In step (C1), the ultraviolet light irradiation time is 5 minutes or more, which makes it easier for silver and copper to be generated on the surface of the titania nanoparticles. From the viewpoint of visible light catalytic activity, however, irradiation for 10 minutes or more is preferable, and irradiation for 20 minutes or more is more preferable. There is no particular upper limit on the ultraviolet light irradiation time, but it is usually 5 hours.

工程(C1)においては、紫外光をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するパルス照射であっても、途切れなく継続して照射する連続照射であってもよく、要求特性に応じて適宜設定することができる。 In step (C1), the ultraviolet light may be irradiated in pulses repeatedly at a predetermined time interval, or may be irradiated continuously without interruption, and can be appropriately set according to the required characteristics.

工程(C1)において、紫外光照射は、銀及び銅のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、室温(20℃)以上で行うことが好ましく、50℃以上で行うことがより好ましい。なお、温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常100℃である。 In step (C1), the ultraviolet light irradiation is preferably performed at room temperature (20°C) or higher, and more preferably at 50°C or higher, from the viewpoints of the ease of supporting silver and copper on titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. There is no particular upper limit on the temperature, but when the reaction is performed at normal pressure, it is usually 100°C.

工程(C1)において、紫外光照射の際には、工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを十分に反応させる観点から、撹拌することが好ましい。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。 In step (C1), during irradiation with ultraviolet light, it is preferable to stir the dispersion obtained in step (B), the silver nanoparticles and/or the silver compound, and the copper nanoparticles and/or the copper compound, from the viewpoint of sufficiently reacting them. There are no particular limitations on the stirring method, and any conventional method can be used.

工程(C1)は、空気雰囲気下に行ってもよいし、嫌気下で行ってもよいが、嫌気下としては、具体的には、窒素雰囲気下やアルゴン雰囲気下等の不活性ガス雰囲気下等が挙げられる。 Step (C1) may be carried out in an air atmosphere or an anaerobic atmosphere, specifically, in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

このようにして得られる分散液のpHは、添加する金属種や金属種の添加量によっても異なるが、1~3が好ましい。 The pH of the dispersion thus obtained varies depending on the type of metal added and the amount of metal added, but is preferably 1 to 3.

この後、常法により、金属担持チタニアナノ粒子を沈殿及び遠心分離すること等により、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を回収することができる。つまり、大量のアシルオキシ基が表面に存在するチタン原子に結合し、銀及び銅が表面に担持されたチタニアナノ粒子を得ることができる。 Then, the metal-loaded titania nanoparticles of the present invention can be recovered by precipitating and centrifuging the metal-loaded titania nanoparticles using standard methods. In other words, titania nanoparticles with a large amount of acyloxy groups bonded to titanium atoms present on the surface and silver and copper loaded on the surface can be obtained.

(2-4)工程(C2)及び(C3)
本発明では、上記した工程(C1)の代わりに、工程(C2)として、工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合する工程や、工程(C3)として、工程(B)で得られた分散液に、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを添加して静置する工程を採用することもできる。
(2-4) Steps (C2) and (C3)
In the present invention, instead of the above-mentioned step (C1), as step (C2), the dispersion obtained in step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound are mixed, and as step (C3), a step of adding silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound to the dispersion obtained in step (B) and allowing to stand can also be adopted.

使用する銀ナノ粒子、銀化合物、銅ナノ粒子及び銅化合物としては、上記した工程(C1)と同様である。また、銀ナノ粒子、銀化合物、銅ナノ粒子及び銅化合物の使用量も、上記した工程(C1)と同様である。 The silver nanoparticles, silver compound, copper nanoparticles, and copper compound used are the same as those in step (C1) described above. The amounts of silver nanoparticles, silver compound, copper nanoparticles, and copper compound used are also the same as those in step (C1) described above.

工程(C2)において、工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合する方法は特に制限はなく、常法にしたがうことができる。例えば、工程(B)で得られた分散液に、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを添加し、攪拌することができる。攪拌の方法は特に制限はなく、常法に従うことができる。 In step (C2), the method for mixing the dispersion liquid obtained in step (B), the silver nanoparticles and/or silver compound, and the copper nanoparticles and/or copper compound is not particularly limited, and can be a conventional method. For example, the silver nanoparticles and/or silver compound, and the copper nanoparticles and/or copper compound can be added to the dispersion liquid obtained in step (B) and stirred. The stirring method is not particularly limited, and can be a conventional method.

工程(C2)において、工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物との混合は、銀及び銅のチタニアナノ粒子への担持させやすさ、可視光触媒活性、反応速度、生産性等の観点から、室温(20℃)以上で行うことが好ましく、50℃以上で行うことがより好ましい。なお、温度の上限値は特に制限はないが、常圧で反応する場合は通常100℃である。 In step (C2), the dispersion obtained in step (B), the silver nanoparticles and/or silver compound, and the copper nanoparticles and/or copper compound are mixed at room temperature (20°C) or higher, and more preferably at 50°C or higher, from the viewpoints of ease of supporting silver and copper on titania nanoparticles, visible light catalytic activity, reaction rate, productivity, etc. There is no particular upper limit on the temperature, but when the reaction is carried out at normal pressure, it is usually 100°C.

工程(C2)及び(C3)は、空気雰囲気下に行ってもよいし、嫌気下で行ってもよい。嫌気下としては、具体的には、窒素雰囲気下やアルゴン雰囲気下等の不活性ガス雰囲気下等が挙げられる。 Steps (C2) and (C3) may be carried out in an air atmosphere or an anaerobic atmosphere. Specific examples of an anaerobic atmosphere include an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

このようにして得られる分散液のpHは、添加する金属種や金属種の添加量によっても異なるが、1~3が好ましい。 The pH of the dispersion thus obtained varies depending on the type of metal added and the amount of metal added, but is preferably 1 to 3.

この後、常法により、金属担持チタニアナノ粒子を沈殿及び遠心分離すること等により、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を回収することができる。つまり、大量のアシルオキシ基が表面に存在するチタン原子結合し、銀及び銅が表面に担持され、強固に密着したチタニアナノ粒子を得ることができる。 Then, the metal-loaded titania nanoparticles of the present invention can be recovered by precipitating and centrifuging the metal-loaded titania nanoparticles using standard methods. In other words, a large amount of acyloxy groups are bonded to the titanium atoms present on the surface, and silver and copper are loaded on the surface, resulting in titania nanoparticles that are firmly adhered to the surface.

3.金属ナノ粒子担持チタニアナノ粒子分散液
本発明の金属担持チタニアナノ粒子分散液(特に光触媒分散液、さらには可視光応答型光触媒分散液)は、上記工程(A)と、工程(B)と、工程(C1)、工程(C2)又は工程(C3)とを経た反応液を用い、必要に応じて超音波分散等の分散工程を加えることにより、さらに均一な分散液を作製できる。この時、従来の可視光応答型光触媒の分散液においては分散剤を使用しなければ均一な分散液を得ることができなかったことから、本発明においても、分散剤を加えてもよいが、分散剤を加えなくても通常の可視光応答型光触媒より遥かに分散性のよい分散液が得られる。分散性がよい結果、コーティングの耐クラック性にも優れる。また、分散剤を加えなくてもよい結果、緻密なチタニアのコーティングも可能になり、塗布性及び透明性にも優れるうえに、可視光触媒活性にも優れる。
3. Metal nanoparticle-supported titania nanoparticle dispersion The metal nanoparticle-supported titania nanoparticle dispersion of the present invention (particularly the photocatalyst dispersion, and further the visible light responsive photocatalyst dispersion) can be prepared by using the reaction liquid that has undergone the above steps (A), (B), (C1), (C2) or (C3), and adding a dispersion step such as ultrasonic dispersion as necessary, to produce a more uniform dispersion. At this time, in the conventional visible light responsive photocatalyst dispersion, a uniform dispersion could not be obtained unless a dispersant was used, so in the present invention, a dispersant may be added, but even without adding a dispersant, a dispersion with much better dispersibility than that of a normal visible light responsive photocatalyst can be obtained. As a result of the good dispersibility, the coating has excellent crack resistance. In addition, as a result of not needing to add a dispersant, a dense titania coating is also possible, and in addition to being excellent in coatability and transparency, the visible light catalytic activity is also excellent.

この際、本発明の金属担持チタニアナノ粒子分散液においては、本発明の金属担持チタニアナノ粒子分散液の総量を100質量%として、主要な溶媒である水の含有量を、コーティングの容易さ、コーティングの膜性等の観点から、50質量%以上、特に60質量%以上とすることが好ましい。 In this case, in the metal-loaded titania nanoparticle dispersion of the present invention, the content of water, which is the main solvent, is preferably 50% by mass or more, particularly 60% by mass or more, from the viewpoints of ease of coating, film properties of the coating, etc., with the total amount of the metal-loaded titania nanoparticle dispersion of the present invention being 100% by mass.

また、本発明の金属担持チタニアナノ粒子を反応液から取り出し、溶媒を変更することも可能である。反応液から遠心分離やろ過膜等により水分を除去し、有機溶媒に置換してもよい。その際は本発明の金属担持チタニアナノ粒子を乾燥させないことが、分散性、透明性等の観点から好ましい。 It is also possible to remove the metal-supported titania nanoparticles of the present invention from the reaction solution and change the solvent. Water may be removed from the reaction solution by centrifugation, a filtration membrane, or the like, and replaced with an organic solvent. In this case, it is preferable not to dry the metal-supported titania nanoparticles of the present invention from the viewpoints of dispersibility, transparency, etc.

分散液に使用する有機溶媒としては、アルコール等が挙げられる。このアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の炭素数1~6の脂肪族アルコールの他、α-テルピネオール等の非脂肪族アルコール;ブチルカルビトール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、ヘキシレングリコール(2-メチル-2,4-ペンタンジオール)、エチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール系溶媒;1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール等が挙げられる。 Examples of organic solvents used in the dispersion include alcohols. Examples of the alcohols include aliphatic alcohols having 1 to 6 carbon atoms, such as methanol, ethanol, and isopropanol, as well as non-aliphatic alcohols, such as α-terpineol; glycol-based solvents, such as butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), hexylene glycol (2-methyl-2,4-pentanediol), ethylene glycol-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; and diols, such as 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.

また、OH基を有さなくても、チタニア及び他の溶媒(水、アルコール等)との親和性があればよく、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート等が挙げられる。なかでも、沸点等の観点から、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等が好ましい。 In addition, even if they do not have an OH group, they may have affinity with titania and other solvents (water, alcohol, etc.), and examples of such compounds include diethylene glycol butyl methyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol diacetate, triethylene glycol diacetate, and tetraethylene glycol diacetate. Among these, diethylene glycol monobutyl ether acetate and tetraethylene glycol dimethyl ether are preferred from the standpoint of boiling point, etc.

本発明の金属担持チタニアナノ粒子分散液は、用途に応じて粘度を調整し、塗料とすることができる。例えば、スピンコート、ディップコート、スプレー等に用いる場合は低粘度、刷毛塗り、スキージ法等に用いる場合はそれより粘度を高く調整し、スクリーン印刷に用いる場合は、さらに粘度を高く調製し、流動性を抑制することが好ましい。このようにして得られる本発明の塗膜は、上記のとおり緻密なコーティングである。 The metal-supported titania nanoparticle dispersion of the present invention can be made into a paint by adjusting the viscosity according to the application. For example, when it is used for spin coating, dip coating, spraying, etc., the viscosity is adjusted to a low level, when it is used for brush coating, squeegee method, etc., the viscosity is adjusted to a higher level, and when it is used for screen printing, the viscosity is preferably adjusted to an even higher level to suppress fluidity. The coating film of the present invention obtained in this way is a dense coating as described above.

このようにして得られる本発明の塗膜を備える本発明の塗装製品としては、特に制限されるわけではないが、例えば、建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、各種レンズ、構造部材、住宅等建築設備、調理器具、繊維製品、家具、ディスプレイ、ディスプレイ保護フィルム、水回り部材、車両用照明灯のカバー及び窓ガラス、機械装置又は物品の外装、防塵カバー及び塗装、表示機器、そのカバー、交通標識、各種表示装置、広告塔等の表示物、道路用及び鉄道用等の遮音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー等外部で用いられる電子、電気機器の外装部、特に透明部材、ビニールハウス、温室等の外装等が挙げられる。 The coating products of the present invention having the coating film of the present invention thus obtained include, but are not limited to, building materials, exteriors of buildings, interiors of buildings, window frames, window glass, various lenses, structural members, building equipment such as housing, cooking utensils, textile products, furniture, displays, display protection films, water-related members, covers and window glass for vehicle lighting, exteriors of machinery or goods, dust covers and coatings, display devices, their covers, traffic signs, various display devices, display objects such as billboards, sound insulation walls for roads and railways, exteriors and coatings of bridges and guardrails, interiors and coatings of tunnels, insulators, solar cell covers, solar hot water heater heat collector covers, and other exterior parts of electronic and electrical devices used outside, particularly transparent members, exteriors of vinyl greenhouses, greenhouses, etc.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained based on examples, but the present invention is not limited to these.

[実施例1]
チタンテトライソプロポキシド142.1g(0.5mol)に酢酸120g(2mol)を加え60分撹拌し、水を538g加えた。この分散液は、チタンテトライソプロポキシドの濃度は0.625mol/L、酢酸の濃度は2.5mol/L、pHは2.2であった。半透明の沈殿が大量に発生したが、60分間撹拌した後に加熱を行ったところ70℃で沈殿がすべて溶解した。なお、この分散液において、無機酸の濃度、N、Cl及びS元素の濃度はいずれも0mol/Lである。
[Example 1]
120g (2mol) of acetic acid was added to 142.1g (0.5mol) of titanium tetraisopropoxide, stirred for 60 minutes, and 538g of water was added. This dispersion had a titanium tetraisopropoxide concentration of 0.625mol/L, an acetic acid concentration of 2.5mol/L, and a pH of 2.2. A large amount of translucent precipitate was generated, but when the mixture was stirred for 60 minutes and then heated at 70°C, all of the precipitate was dissolved. In this dispersion, the concentration of inorganic acid, and the concentrations of N, Cl, and S elements were all 0mol/L.

その後、常圧(0.10MPa)で、85℃で3時間撹拌したところ、有機分散剤を使うことなく半透明の均一なチタニア分散液が得られた。この分散液に超音波分散を加えたところ、粘度が低減され、透明性が増した。この分散液は水の含有量が67質量%でありpHは2.3であった。 After that, the mixture was stirred at normal pressure (0.10 MPa) and 85°C for 3 hours, resulting in a uniform, translucent titania dispersion without the use of an organic dispersant. When ultrasonic dispersion was added to this dispersion, the viscosity was reduced and the transparency was increased. This dispersion had a water content of 67% by mass and a pH of 2.3.

この分散液を乾燥し、チタニアナノ粒子を得た。このチタニアナノ粒子について、BET比表面積を測定したところ250m/gであった。また、TEM観察を行ったところ、平均粒子径は約3nmであった。また得られたチタニアナノ粒子について、X線回折で結晶性を解析したところ、アナターゼ型100%であった(他の結晶形は存在しなかった)。 The dispersion was dried to obtain titania nanoparticles. The BET specific surface area of the titania nanoparticles was measured to be 250 m 2 /g. TEM observation revealed that the average particle size was about 3 nm. X-ray diffraction analysis of the crystallinity of the obtained titania nanoparticles revealed that they were 100% anatase type (no other crystal forms were present).

この分散液を、水分計を用いて200℃で保持し質量減少がなくなるまで乾燥したチタニアナノ粒子のTG-DTAを、空気雰囲気下3℃/分の昇温条件で600℃まで昇温させて測定したところ、200℃以上での質量減少は10質量%であった。この200℃以上での質量減少は、有機酸である酢酸が脱離することによる質量減少に相当する。遊離した酢酸は200℃以下でほとんど揮発することから、200℃以上における質量減少が10質量%であることが、チタニアナノ粒子表面にアシルオキシ基である大量のアセチル基が-OCOCHの形でチタン原子と結合していることを示唆している。 The dispersion was kept at 200 ° C. using a moisture meter and dried until there was no mass loss. The TG-DTA of the titania nanoparticles was measured by heating up to 600 ° C. at a temperature increase of 3 ° C./min under an air atmosphere, and the mass loss at 200 ° C. or higher was 10% by mass. This mass loss at 200 ° C. or higher corresponds to the mass loss due to the elimination of acetic acid, which is an organic acid. Since most of the liberated acetic acid volatilizes at 200 ° C. or lower, the fact that the mass loss at 200 ° C. or higher is 10% by mass suggests that a large amount of acetyl groups, which are acyloxy groups, are bonded to titanium atoms in the form of -OCOCH 3 on the surface of the titania nanoparticles.

空気雰囲気下において、この分散液15g(5.2質量%)に、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が50質量%、銅が0.1質量%となるように、硝酸銀(I)を614mg、硝酸銅(II)3水和物を3mg添加しよく攪拌した後、室温で1週間静置することで分散液を得た。更に1週間程度放置しても溶液の色に変化は無く、銀及び銅成分が安定して溶液中に存在していることが確認できた。この時、溶液のpH=1.7であった。また、チタニアナノ粒子上に担持している銀の形態は、銀ナノ粒子(平均粒子径50nm)であり、銅の形態は、2価の銅イオンであった。 In an air atmosphere, 614 mg of silver nitrate (I) and 3 mg of copper nitrate (II) trihydrate were added to 15 g (5.2 mass%) of this dispersion so that the silver and copper were 50 mass% and 0.1 mass% on a metal weight basis relative to the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, respectively, and the mixture was thoroughly stirred, and then allowed to stand at room temperature for one week to obtain a dispersion. Even after being left for another week or so, there was no change in the color of the solution, and it was confirmed that the silver and copper components were stably present in the solution. At this time, the pH of the solution was 1.7. In addition, the form of the silver supported on the titania nanoparticles was silver nanoparticles (average particle size 50 nm), and the form of the copper was divalent copper ions.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は97%であった。また、ガラス基板上に形成された塗膜には亀裂は確認できなかった。このことから、実施例1は耐クラック性に優れることが理解できる。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、実施例1はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は3.0以上(検出下限)と非常に高い値が得られた。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of the coating film in the 400-800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation). The average transmittance of the coating film was 97%. No cracks were observed in the coating film formed on the glass substrate. This shows that Example 1 has excellent crack resistance. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. This shows that Example 1 has a high degree of adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS Z2801 (dark place, 35°C, 1 hour), and a very high antibacterial activity value of 3.0 or more (lower limit of detection) was obtained.

[実施例2]
空気雰囲気下において、実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液15g(5.2質量%)に、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が0.1質量%、銅が25質量%となるように、硝酸銀(I)を1mg、硝酸銅(II)3水和物を741mg添加しよく攪拌した後、室温で1週間静置することで分散液を得た。更に1週間程度放置しても溶液の色に変化は無く、銀及び銅成分が安定して溶液中に存在していることが確認できた。この時、溶液のpH=1.6であった。また、チタニアナノ粒子上に担持している銀の形態は、銀ナノ粒子(平均粒子径50nm)であり、銅の形態は、2価の銅イオンであった。
[Example 2]
In an air atmosphere, 1 mg of silver nitrate (I) and 741 mg of copper nitrate (II) trihydrate were added to 15 g (5.2 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 so that the silver was 0.1 mass% and the copper was 25 mass% based on the metal weight of the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, and the mixture was stirred well, and then left at room temperature for one week to obtain a dispersion. Even after leaving the mixture for about one week, there was no change in the color of the solution, and it was confirmed that the silver and copper components were stably present in the solution. At this time, the pH of the solution was 1.6. In addition, the form of the silver supported on the titania nanoparticles was silver nanoparticles (average particle size 50 nm), and the form of the copper was divalent copper ions.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は95%であった。また、ガラス基板上に形成された塗膜には亀裂は確認できなかった。このことから、実施例2は耐クラック性に優れることが理解できる。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、実施例2はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。更に、JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は3.0以上(検出下限)と非常に高い値が得られた。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of the coating film in the 400-800 nm (visible light region) range was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation). The average transmittance of the coating film was 95%. No cracks were observed in the coating film formed on the glass substrate. This shows that Example 2 has excellent crack resistance. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. This shows that Example 2 has a high degree of adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface. Furthermore, an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS Z2801 (dark place, 35°C, 1 hour), and a very high antibacterial activity value of 3.0 or more (lower limit of detection) was obtained.

[実施例3]
空気雰囲気下において、実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液15g(5.2質量%)に、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が25質量%、銅が12.5質量%となるように、硝酸銀(I)を307mg、硝酸銅(II)3水和物を371mg添加しよく攪拌した後、室温で1週間静置することで分散液を得た。更に1週間程度放置しても溶液の色に変化は無く、銀及び銅成分が安定して溶液中に存在していることが確認できた。この時、溶液のpH=1.6であった。また、チタニアナノ粒子上に担持している銀の形態は、銀ナノ粒子(平均粒子径50nm)であり、銅の形態は、2価の銅イオンであった。
[Example 3]
In an air atmosphere, 15 g (5.2% by mass) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 was added with 307 mg of silver nitrate (I) and 371 mg of copper nitrate (II) trihydrate so that the silver was 25% by mass and the copper was 12.5% by mass on a metal weight basis relative to the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, and the mixture was stirred well, and then left to stand at room temperature for one week to obtain a dispersion. Even after leaving the mixture for another week or so, there was no change in the color of the solution, and it was confirmed that the silver and copper components were stably present in the solution. At this time, the pH of the solution was 1.6. In addition, the form of silver supported on the titania nanoparticles was silver nanoparticles (average particle size 50 nm), and the form of copper was divalent copper ions.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は99%であった。また、ガラス基板上に形成された塗膜には亀裂は確認できなかった。このことから、実施例3は耐クラック性に優れることが理解できる。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、実施例3はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。更に、JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は3.0以上(検出下限)と非常に高い値が得られた。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of the coating film in the 400-800 nm (visible light region) range was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation). The average transmittance of the coating film was 99%. No cracks were observed in the coating film formed on the glass substrate. This shows that Example 3 has excellent crack resistance. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. This shows that Example 3 has a high degree of adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface. Furthermore, an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS Z2801 (dark place, 35°C, 1 hour), and a very high antibacterial activity value of 3.0 or more (lower limit of detection) was obtained.

[実施例4]
空気雰囲気下において、実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液15g(5.2質量%)に、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が5質量%、銅が10質量%となるように、硝酸銀(I)を60mg、硝酸銅(II)3水和物を148mg添加しよく攪拌した後、室温で1週間静置することで分散液を得た。更に1週間程度放置しても溶液の色に変化は無く、銀及び銅成分が安定して溶液中に存在していることが確認できた。この時、溶液のpH=2.4であった。また、チタニアナノ粒子上に担持している銀の形態は、銀ナノ粒子(平均粒子径50nm)であり、銅の形態は、2価の銅イオンであった。
[Example 4]
In an air atmosphere, 60 mg of silver nitrate (I) and 148 mg of copper nitrate (II) trihydrate were added to 15 g (5.2 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 so that the silver was 5 mass% and the copper was 10 mass% based on the metal weight of the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, and the mixture was stirred well, and then left at room temperature for one week to obtain a dispersion. Even after leaving it for another week or so, there was no change in the color of the solution, and it was confirmed that the silver and copper components were stably present in the solution. At this time, the pH of the solution was 2.4. In addition, the form of the silver supported on the titania nanoparticles was silver nanoparticles (average particle size 50 nm), and the form of the copper was divalent copper ions.

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は99%であった。また、ガラス基板上に形成された塗膜には亀裂は確認できなかった。このことから、実施例4は耐クラック性に優れることが理解できる。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、実施例4はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。更に、JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は3.0以上(検出下限)と非常に高い値が得られた。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of the coating film in the 400-800 nm (visible light region) range was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation). The average transmittance of the coating film was 99%. No cracks were observed in the coating film formed on the glass substrate. This shows that Example 4 has excellent crack resistance. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. This shows that Example 4 has a high degree of adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface. Furthermore, an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS Z2801 (dark place, 35°C, 1 hour), and a very high antibacterial activity value of 3.0 or more (lower limit of detection) was obtained.

また、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥したサンプルの表面を、含水したコットンで750gの荷重をかけて400回ふき取り試験を実施後、JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は3.0以上(検出下限)とふき取り試験前と同様に非常に高い値が得られた。このことから、塗膜の耐久性が高いことが確認された。 This dispersion was then applied (spin-coated) to a 0.7 mm thick glass substrate, and the surface of the sample was dried at 80°C. A wipe test was then carried out 400 times with moistened cotton under a load of 750 g. An antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was then carried out using a method based on JIS Z2801 (in the dark, at 35°C, for 1 hour). The antibacterial activity value was 3.0 or higher (lower limit of detection), a very high value, the same as before the wipe test. This confirmed that the coating film had high durability.

また、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥した。得られたガラスサンプル上にネココロナウイルスを含む液を滴下し、JISR1756を参考にした方法により1000lux、及び暗所下で8時間接液し抗ウイルス活性値を試験したところ、1000luxで4.4(検出下限)、暗所で3.7であった。 This dispersion was then applied (spin-coated) to a 0.7 mm thick glass substrate, which was then dried at 80°C. A liquid containing feline coronavirus was dropped onto the resulting glass sample, and the antiviral activity value was tested by a method based on JIS R1756 after the sample was left in contact with the liquid for 8 hours at 1000 lux and in a dark place, resulting in a value of 4.4 (lower limit of detection) at 1000 lux and 3.7 in a dark place.

[比較例1]
空気雰囲気下において、実施例1と同様の方法で得たチタニアナノ粒子を含む分散液15g(5.2質量%)に、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が5質量%となるように、硝酸銀(I)を60mg添加しよく攪拌した後、室温で1週間静置することで分散液を得た。更に1週間程度放置しても溶液の色に変化は無く、銀成分が安定して溶液中に存在していることが確認できた。この時、溶液のpH=2.5であった。また、チタニアナノ粒子上に担持している銀の形態は、銀ナノ粒子(平均粒子径50nm)であった。
[Comparative Example 1]
In an air atmosphere, 60 mg of silver nitrate (I) was added to 15 g (5.2 mass%) of a dispersion containing titania nanoparticles obtained by the same method as in Example 1 so that the silver was 5 mass% based on the metal weight relative to the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, and the mixture was stirred well, and then left at room temperature for one week to obtain a dispersion. Even after leaving it for another week or so, there was no change in the color of the solution, and it was confirmed that the silver component was stably present in the solution. At this time, the pH of the solution was 2.5. In addition, the form of silver supported on the titania nanoparticles was silver nanoparticles (average particle size 50 nm).

次に、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は99%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で強くこすっても滑落が見られなかった。このことから、比較例1はチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が高いことが理解できる。更に、JISZ2801を参考にした方法(暗所、35℃、1時間)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は4.0以上と非常に高い値が得られた。 Next, this dispersion was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400-800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average transmittance of the coating film was 99%. Furthermore, even when the surface of the obtained glass substrate sample was strongly rubbed with a finger, no slipping was observed. From this, it can be understood that the titania nanoparticles in Comparative Example 1 have a high degree of adhesion to the glass surface. Furthermore, when an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was conducted using a method based on JIS Z2801 (dark place, 35°C, 1 hour), a very high antibacterial activity value of 4.0 or more was obtained.

また、この分散液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥した。得られたガラスサンプル上にネココロナウイルスを含む液を滴下し、JISR1756を参考にした方法により2000lux及び暗所下で8時間接液し抗ウイルス活性値を試験したところ、2000luxで4.5(検出下限)、暗所で0.3であった。 This dispersion was then applied (spin-coated) to a 0.7 mm thick glass substrate, which was then dried at 80°C. A liquid containing feline coronavirus was dropped onto the resulting glass sample, and the antiviral activity value was tested by a method based on JIS R1756 after the sample was left in contact with the liquid for 8 hours at 2000 lux and in a dark place, resulting in a value of 4.5 (lower limit of detection) at 2000 lux and 0.3 in a dark place.

[比較例2]
チタニアナノ粒子ST-01(石原産業(株)製、比表面積300m/g、比表面積から計算した平均粒子径5nm、表面にアシル基は存在しない)10gに酢酸30gと水160gを加え、分散液中に含まれるチタニアナノ粒子(酸化チタン)に対して、金属重量ベースで銀が25質量%、銅が25質量%となるように、硝酸銀(I)を0.31g、硝酸銅(II)3水和物を0.74g添加しよく攪拌した後、室温で静置したが、数日で黒色沈殿が見られ、均一な溶液が得られなかった。このことから比較例2は実施例1のように銀及び銅が安定して存在していないことが確認できた。抗微生物性金属が安定的に存在しない為、その後の試験を断念した。
[Comparative Example 2]
30 g of acetic acid and 160 g of water were added to 10 g of titania nanoparticles ST-01 (manufactured by Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd., specific surface area 300 m 2 /g, average particle size calculated from specific surface area 5 nm, no acyl groups present on the surface), and 0.31 g of silver nitrate (I) and 0.74 g of copper nitrate (II) trihydrate were added so that silver was 25 mass% and copper was 25 mass% on a metal weight basis relative to the titania nanoparticles (titanium oxide) contained in the dispersion, and the mixture was stirred well and allowed to stand at room temperature, but black precipitation was observed within several days and a uniform solution was not obtained. From this, it was confirmed that silver and copper were not present stably in Comparative Example 2 as in Example 1. Since the antimicrobial metal was not present stably, further tests were abandoned.

[比較例3]
ルミレッシュCT-2(酸化チタン系可視光応答型触媒の市販品、表面にアシル基は存在しない)10gに水190gを加え、超音波分散を行ったが、均一な溶液が得られなかった。
[Comparative Example 3]
190 g of water was added to 10 g of Lumilesh CT-2 (a commercially available titanium oxide-based visible light responsive catalyst, no acyl groups present on the surface) and ultrasonic dispersion was performed, but a homogeneous solution was not obtained.

また、この懸濁液をガラス基板上に塗布したが、チタニア膜が完全に不透明であった。このことから、比較例3の分散性は実施例1の分散性に劣ることが理解できる。また、チタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が低く、指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。 When this suspension was applied to a glass substrate, the titania film was completely opaque. This shows that the dispersibility of Comparative Example 3 was inferior to that of Example 1. In addition, the adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface was low, and the titania nanoparticles slid off when lightly rubbed with a finger.

次に、この懸濁液を厚さ0.7mmのガラスに塗布(スピンコート)した基板を80℃で乾燥し、400~800nm(可視光領域)の透過率を紫外・可視分光測定装置((株)島津製作所製UV3400)により測定したところ、塗膜の透過率の平均値は58%であった。また、得られたガラス基板サンプル面を指で軽くこするとチタニアナノ粒子が滑落した。このことから、比較例3は実施例1に比べチタニアナノ粒子とガラス表面の密着度が低いことが理解できる。JISR1752を参考にした方法(明るさ600lux、7時間照射)で大腸菌(K-12)に対する抗菌試験を行ったところ、抗菌活性値は2.0であった。実施例1及び比較例3から、比較例3の可視光触媒活性は実施例1に劣ることが理解できる。光触媒系の材料は光を当てると抗菌性は高くなるが、光照射下でも2.0と実施例1と比較して抗菌効果が低いことが理解できる。 Next, this suspension was applied (spin-coated) to a glass substrate with a thickness of 0.7 mm, and the substrate was dried at 80°C. The transmittance of 400 to 800 nm (visible light region) was measured using an ultraviolet-visible spectrometer (UV3400, manufactured by Shimadzu Corporation), and the average transmittance of the coating film was 58%. In addition, when the surface of the obtained glass substrate sample was lightly rubbed with a finger, the titania nanoparticles slid off. From this, it can be seen that the adhesion between the titania nanoparticles and the glass surface in Comparative Example 3 is lower than that in Example 1. When an antibacterial test against Escherichia coli (K-12) was performed using a method based on JIS R1752 (brightness 600 lux, irradiation for 7 hours), the antibacterial activity value was 2.0. From Example 1 and Comparative Example 3, it can be seen that the visible light catalytic activity of Comparative Example 3 is inferior to that of Example 1. It can be seen that the antibacterial activity of the photocatalytic material increases when exposed to light, but the antibacterial effect is lower than that of Example 1, with a value of 2.0 even under light irradiation.

Claims (15)

チタニアナノ粒子の表面に金属が担持された金属担持チタニアナノ粒子であって、
前記チタニアナノ粒子は、表面に存在する少なくとも一部のチタン原子にアシルオキシ基が結合しており、
前記チタニアナノ粒子を示差熱熱重量同時測定装置によって600℃まで昇温させた場合の200℃以上における質量減少が7~20質量%であり、且つ、
前記チタニアナノ粒子の比表面積は、200~400m /gであり、
前記チタニアナノ粒子に対して銀及び銅の双方が表面に担持されており、
前記銀の形態が、平均粒子径が10~200nmの銀ナノ粒子であり、
前記銅の形態が、銅ナノ粒子、及び2価の銅イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、
金属担持チタニアナノ粒子。
A metal-supported titania nanoparticle having a metal supported on the surface of the titania nanoparticle,
The titania nanoparticles have acyloxy groups bonded to at least some of the titanium atoms present on the surface,
When the titania nanoparticles are heated to 600°C using a thermogravimetric and differential thermal analyzer, the mass loss at 200°C or higher is 7 to 20% by mass; and
The specific surface area of the titania nanoparticles is 200 to 400 m 2 /g;
Both silver and copper are supported on the surface of the titania nanoparticles,
The silver is in the form of silver nanoparticles having an average particle size of 10 to 200 nm,
The form of the copper is at least one selected from the group consisting of copper nanoparticles and divalent copper ions,
Metal-loaded titania nanoparticles.
前記銅の形態が、2価の銅イオンである、請求項1に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-supported titania nanoparticles according to claim 1, wherein the copper is in the form of divalent copper ions. 前記銅の形態が、平均粒子径が1~100nmの銅ナノ粒子である、請求項1に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-supported titania nanoparticles according to claim 1, wherein the copper is in the form of copper nanoparticles having an average particle size of 1 to 100 nm. 前記銀の担持量が、前記チタニアナノ粒子中の酸化チタン質量に対して200質量%以下である、請求項1に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-loaded titania nanoparticles according to claim 1, wherein the amount of silver loaded is 200% by mass or less relative to the mass of titanium oxide in the titania nanoparticles. 前記銅の担持量が、前記チタニアナノ粒子中の酸化チタン質量に対して200質量%以下である、請求項1に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-loaded titania nanoparticles according to claim 1, wherein the amount of copper loaded is 200% by mass or less relative to the mass of titanium oxide in the titania nanoparticles. 前記アシルオキシ基が、-OCOR(式中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~2のヒドロキシアルキル基を示す)で表される基でチタン原子と結合している、請求項1~5のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 5, wherein the acyloxy group is bonded to the titanium atom via a group represented by -OCOR (wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 2 carbon atoms). 前記アシルオキシ基が、炭素数1~4のモノカルボン酸及び炭素数2~3のヒドロキシカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機酸由来のアシルオキシ基である、請求項1~5のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 5, wherein the acyloxy group is an acyloxy group derived from at least one organic acid selected from the group consisting of monocarboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms and hydroxycarboxylic acids having 2 to 3 carbon atoms. 前記有機酸が酢酸及び/又は乳酸である、請求項7に記載の金属担持チタニアナノ粒子。 The metal-supported titania nanoparticles according to claim 7, wherein the organic acid is acetic acid and/or lactic acid. 請求項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子を含有する、光触媒。 A photocatalyst containing the metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 8. 請求項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子、又は請求項9に記載の光触媒の製造方法であって、
(A)チタンを含む物質、有機酸及び水を混合して分散液を得る工程と、
(B)前記工程(A)で得られた分散液を80℃より高い温度で、
常圧下に、1時間以上の時間で、又は
加圧下に、5~30分の時間で、
加熱する工程と、
(C1)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合して得られた分散液に対して紫外光を照射する工程、
(C2)前記工程(B)で得られた分散液と、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを混合する工程、又は
(C3)前記工程(B)で得られた分散液に、銀ナノ粒子及び/又は銀化合物と、銅ナノ粒子及び/又は銅化合物とを添加して静置する工程と
を備える、
製造方法。
A method for producing the metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 8 or the photocatalyst according to claim 9, comprising the steps of:
(A) mixing a titanium-containing substance, an organic acid, and water to obtain a dispersion;
(B) subjecting the dispersion obtained in the step (A) to a temperature higher than 80° C.
At normal pressure for at least 1 hour, or at elevated pressure for 5 to 30 minutes.
A heating step;
(C1) A step of irradiating ultraviolet light onto the dispersion obtained by mixing the dispersion obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound;
(C2) A step of mixing the dispersion liquid obtained in the step (B), silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound; or (C3) A step of adding silver nanoparticles and/or a silver compound, and copper nanoparticles and/or a copper compound to the dispersion liquid obtained in the step (B) and allowing it to stand.
Manufacturing method.
50質量%以上の水と、
請求項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子、又は請求項9に記載の光触媒と
を含有する、金属担持チタニアナノ粒子分散液。
50% by mass or more of water;
A metal-supported titania nanoparticle dispersion liquid comprising the metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 8, or the photocatalyst according to claim 9.
分散剤を含有しない、請求項11に記載の金属担持チタニアナノ粒子分散液。 The metal-supported titania nanoparticle dispersion according to claim 11, which does not contain a dispersant. 請求項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子、又は請求項9に記載の光触媒を含有する、塗料。 A paint containing the metal-supported titania nanoparticles according to any one of claims 1 to 8 or the photocatalyst according to claim 9. 請求項1~8のいずれか1項に記載の金属担持チタニアナノ粒子、又は請求項9に記載の光触媒を含有する、塗膜。 A coating film containing the metal-supported titania nanoparticles described in any one of claims 1 to 8 or the photocatalyst described in claim 9. 請求項14に記載の塗膜を備える、塗装製品。 A coated product having the coating film according to claim 14.
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