光催化剂、其制造方法和多功能构件技术

一种结晶结构属于单斜晶系的二氧化钛类光催化剂，它可通过将二氧化钛水合物纤维首先在８０～３５０℃下进行加热处理，然后再在３６０～６５０℃下进行加热处理而制得，使用这种光催化剂，可以制得一种多功能构件。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二氧化钛类光催化剂、其制造方法和多功能构件。
技术介绍
近年来，例如由于臭气或空气中的有害物质所造成的污染已成为问题。另外，由于生活下水或工业废水所造成的水质污染也在大范围内扩展，由此造成的环境污染已成为重大的社会问题。迄今为止，为了除去臭气或有害物质，有利用酸或碱的吸收法、利用吸附剂的吸附法等，但是，这些方法必须对产生的废液或使用过的吸附剂进行处理。另一方面人们已知，当光照射到半导体上时就会生成具有强还原作用的电子和具有强氧化作用的空穴，而与所说半导体接触的分子则由于氧化还原作用而分解。利用这种半导体的光催化作用，可以进行有害物质的分解除去。例如在特公平2-9850号中记载一种使用氧化钛等的光催化剂来分解废弃物中的有害物质的方法，另外，在特公平4-78326号中记载一种使用氧化钛等的光催化剂来脱除厕所的粪尿臭味、香烟的臭味等。除此之外，例如在特开平6-199524号、特开平6-2059974号、特开平6-279026号、特开平7-819号、特开平7-241475号、特开平7-275704号、特开平7-303835号、特开平8-99041号、特开平8-81222号、特开平8-126845号、特开平8-182934号等公报中记载了氧化钛类的光催化剂。另外，在特开平8-131834号公报中公开了光催化剂用的氧化钛溶胶和具有光催化作用的多功能构件。然而，这些现有技术的氧化钛类光催化剂使用锐钛矿型氧化钛、金红石型氧化钛、板钛矿型氧化钛、无定形氧化钛、偏钛酸、原钛酸等的氧化钛或氢氧化钛、含水氧化钛等，因此，人们希望获得一种新型的具有更高活性的光催化剂以及使用该光催化剂的多功能构件。本专利技术的目的是提供一种新型的具有更高活性的光催化剂、其制造方法及使用该光催化剂的多功能构件。
技术实现思路
本专利技术涉及一种结晶结构为单斜晶系的二氧化钛类光催化剂、其制造方法及使用该光催化剂的多功能构件。本专利技术的光催化剂二氧化钛的特征在于，其结晶结构属单斜晶系，其晶格常数为a＝12.163，b＝3.735，c＝6.513，α＝γ＝90°，β＝107.29°。这种单斜晶系二氧化钛是一种与过去已知的锐钛矿型、金红石型或板钛矿型二氧化钛的结晶结构不同的二氧化钛。本专利技术的单斜晶系二氧化钛的单晶体的大小通常为0.005～0.1μm左右，优选为0.007～0.05μm左右。本专利技术的单斜晶系二氧化钛也可以是一种由单晶体聚集而成的多晶体。本专利技术的单斜晶系二氧化钛可以通过将二氧化钛水合物纤维首先在80～350℃下进行加热处理，然后再在360～650℃下进行加热处理而制得。作为原料使用的二氧化钛水合物没有特别限制。它可以按公知的方法制得，例如可以举出，将钛酸的碱金属盐用水、温水、无机酸、有机酸或其2种以上的混合物处理以除去其中的碱金属成分而制得。将二氧化钛水合物通常在80～350℃，优选在110～200℃的特定温度范围内进行加热处理，可以获得单斜晶系八钛酸。如果不足80℃，则不能获得具有八钛酸组成的产品。另一方面，如果超过350℃，则存在单斜晶系八钛酸的形状受损的危险。另外，加热时间也没有特别限制，但通常在2小时以上，优选为3～50小时左右，更优选为10～30小时左右。在加热之后可以将其冷却。冷却方法没有特别限制，可以按照公知的方法冷却，例如，可以采用空气冷却、机械冷却或将二者组合的方法冷却。然后，将该单斜晶系八钛酸在360～650℃，优选在500～650℃下进行加热处理，即可获得本专利技术的单斜晶系二氧化钛。如果加热温度不到360℃，则结晶化不能充分进行，这样获得的是一种结晶化度低的物质而不是本专利技术的目的物。另一方面，如果超过650℃，则会生成锐钛矿型或金红石型二氧化钛，这样仍然不能获得目的物。本专利技术的单斜晶系二氧化钛可以是粒子状、纤维状、晶须状、棒状或其他任一种形状。在粒子状的情况下，其粒径通常适宜为0.005～50μm左右，优选为0.01～10μm左右。另外，在纤维状或晶须状的情况下，虽然可以获得纤维直径为0.05μm～2μm，优选为0.1～1μm，纤维长度为数百μm左右的纤维，但是，通常的纤维长度适宜为0.05～30μm左右，优选为1～20μm左右。另外，本专利技术的单斜晶系二氧化钛的比表面积可为约1～500m2/g，优选为约3～300m2/g，更优选为约5～200m2/g。本专利技术的单斜晶系二氧化钛即使在比表面积小的情况下也具有较大的光催化活性，因此，它按单位比表面积计的活性是十分大的。为了将本专利技术的光催化剂用于有机物质的合成反应或有害物质的分解反应等各种光催化反应或赋予亲水性的反应，可以在处理对象物质的存在下用一种具有禁带宽度(band gap)以上能量的波长的光束照射该光催化剂。本专利技术的光催化剂可以根据使用的场合，以悬浮于溶剂中的状态、保持在或被覆在载体上的状态、将该光催化剂制成粉末的状态或将该粉末粉碎的状态，以及将该粉末成形的状态等任意的形态使用。作为可以通过氧化钛的光催化反应来分解或氧化而除去的有害物质，是那些对人体或生活环境带来不利影响的物质或存在这种可能性的物质，例如可以举出各种生物学的嗜氧物质、污染大气的物质等污染环境的物质或除草剂、杀菌剂、杀虫剂、杀线虫剂等各种农药之类的物质以及细菌、放线菌、菌类、藻类、霉类等的微生物等。作为污染环境的物质，可以举出有机卤化物、有机磷化物或其他有机化合物、氮化物、硫化物、氰化物、铬化合物等无机化合物。作为有机卤化物的具体例子有聚氯化联苯、氟里昂、三卤甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。作为有机卤化物、有机磷化物以外的有机物质的具体例子有表面活性剂或油类等烃类、醛类、硫醇类、醇类、胺类、氨基酸、蛋白质等。另外，作为氮化物的具体例子有氨、氮氧化物等。利用亲水性反应可以防止在镜子、玻璃、眼镜等上面形成哈气雾层和对外壁的污染等。另外，利用内视镜等可以治疗癌细胞。作为具有禁带宽度以上能量的波长的光，优选是含有紫外线的光，例如，可以使用太阳光或由荧光灯、黑光灯、卤素灯、氙闪光灯、汞灯等发出的光。特别优选是含有300～400nm的近紫外线的光。光的照射量或照射时间等可根据处理对象物质的量来适宜地设定。作为用于测定二氧化钛的光催化活性的一种方法是碘生成试验。该方法是将作为试样的二氧化钛粉末分散于碘化钾水溶液中，用黑光灯照射该水溶液并用吸收光度计测定这时的碘生成量，根据该数值来测定光催化活性。利用该测定方法来测定本专利技术的单斜晶系二氧化钛的光催化活性时发现，它按单位表面积计的活性明显地优于现有氧化钛类光催化剂的活性。本专利技术的多功能构件可以使用上述属于单斜晶系的二氧化钛类光催化剂来制备。例如，可以使基材中含有上述光催化剂，或者把一种含有上述光催化剂的涂液涂布于基材的表面上以使其形成薄膜，或者把含有上述光催化剂的薄膜积层于基材的表面上，或者使用其他任意的方法制得。作为基材的例子有瓷器、陶瓷、金属、玻璃、塑料、木材或它们的复合物等。作为基材的形状可以是任何形状，例如可以是球状物、圆柱物、圆筒物、瓷砖、壁材、地板材等板状物之类简单形状的物品，也可以是卫生陶瓷、洗脸台、浴缸、水槽子等复杂形状的物品。除之外，还可以用于曲面镜子、标志、反射板、隧道内装板、隧道照明、外壁、屋顶、窗框、镜子、陈列柜、冷藏-冷冻陈列柜、陈列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种其结晶结构为单斜晶系的二氧化钛类光催化剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃江正义，安喜稔，鸟居桂，
申请(专利权)人：大冢化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]