高性能光触媒コート膜の開発
室内での実用も視野に
独立行政法人物質・材料研究機構
NIMS光触媒材料センターは、(株)明電舎との共同研究により、空気清浄機等に用いられる光触媒フィルターについて、従来比で硫化水素の分解速度が30倍以上にも達する光触媒コート膜作製のノウハウを確立し、空気浄化装置の新製品開発に結実させた。
概要
- 独立行政法人物質・材料研究機構 (理事長 : 岸 輝雄) 、光触媒材料センター (センター長 : 葉 金花) は、(株)明電舎との共同研究によって空気清浄機等に用いられる光触媒フィルターの高効率化研究を推進し、従来品 (明電舎) 比で硫化水素の分解速度が30倍以上にも達する光触媒コート膜作製のノウハウを確立し、空気浄化装置の新製品開発に結実させた。
- 従来の酸化チタン光触媒フィルターは、例えばナノ粒子酸化チタンのスラリーとバインダ成分とを混合したコート液を作製し、フィルター基材である多孔質セラミックに塗布し、熱処理によって固定化したものである。しかしながら、このようなプロセスで作製されたコート膜では、十分な反応面積が確保されないばかりか、内部に到達する光も少なく、含まれる酸化チタンの量と比べて光触媒活性が極めて低いという問題があり、新たな光触媒コート膜を作製するプロセスの開発が待ち望まれていた。
- 共同研究においては、多孔質セラミックに接着させた酸化チタンを含む塗布膜に細孔を無数に形成し、酸化チタンの表面積の増加を図ると同時に、塗布膜内部への光浸透性を高めることを目標とした。具体的にはチタン系バインダ成分にミクロンサイズのアクリルビーズを含有させる。熱処理過程において、そのアクリルビーズを気化させることによってミクロな細孔構造をコート膜に形成させる。その結果、実効上の酸化チタン表面積も大幅に増加し、また細孔深部まで光が浸透するなど、総合的に光反応性の増大が実現した。また、副次的には熱処理過程でバインダ成分に含まれるチタニア化合物の結晶化によって、酸化チタン結晶質成分も増加し、結果として、より高活性な光触媒コート膜の開発に成功した。
- 開発されたこの光触媒コート膜の性能は、基材の多孔質セラミック、アクリルビーズと酸化チタンの成分比、酸化チタン粒子やアクリルビーズのサイズ、塗布膜の厚さ、熱処理プロセスなどに強く依存している。それらが最適化された条件のもと作製された光触媒フィルターでは、硫化水素の分解速度で従来品比、30倍以上が達成された。
- 本技術は硫化水素等の腐食性ガスの除去を当面の目標に開発され、腐食性ガス除去装置の製品に応用されているが、作製されたフィルター特性は大気中に含まれる種々の有害ガス物質 (ホルムアルデヒド、二酸化硫黄、アンモニア、一酸化窒素など) の除去性能の高効率化にも適用可能であり、今後各種空気浄化装置への応用が期待される。
- この研究成果は公開済み特許 (光触媒及び光触媒の製造方法、公開番号 : 2006-231113、公開日 : 平成18年9月7日) に基づく成果であるが、その後の発展を含めて、2006光機能材料研究会第13回シンポジウム (平成18年12月13日、東京大学) で高性能光触媒コート膜の作製条件などについて詳細な発表を行う予定である。
プレス資料中の写真1: 開発した新技術で作製した光触媒コート膜の表面SEM写真。焼成温度は500℃
