[发明专利]光催化剂、其制造方法、含有光催化剂的分散液及光催化剂涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及有机物的光分解活性优异的光催化剂、含有此光催化剂的光催化剂分散液及光催化剂涂料组合物、及使用硅酸盐在具有光催化剂活性的基体上被覆氧化硅膜的光催化剂制造方法。

背景技术

二氧化钛、氧化锌等金属氧化物半导体显示吸收具有与其带宽相当的能量的光的性质。近年，因光照射激发生成的空穴和电子引发的高反应性受到关注，人们正尝试将上述金属氧化物半导体作为“光催化剂”，用于水质净化、防污、抗菌、除臭、大气净化等环境净化中。在公知的光催化剂中，成分为氧化钛的市售光催化剂P25(日本Aerosil制)或ST-01(石原产业制)被广泛应用。但是，上述光催化剂的光分解活性不充分。特别是为了能在室内这样的紫外线强度较弱的环境中利用光催化剂功能，期望开发出光分解活性更加优异的催化剂。

众所周知，作为提高光分解活性的技术有改良以粒径、膜厚、表面积、细孔径等为代表的光催化剂形状的技术，及加入助催化剂、增敏剂等的技术。另外，也公开了将具有其他功能的化合物与光催化剂复合化的方案，已知有二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化硅-氧化铝、沸石等的复合化光催化剂。

作为含有氧化硅的光催化剂，已经公开了用多孔二氧化硅膜被覆二氧化钛的光催化剂粒子(参见专利文献1)，载带二氧化硅类被膜形成的光半导体(参见专利文献2)。其中，专利文献1公开了以下内容，在通过混炼等向有机纤维或树脂等中加入光催化剂时，通过复合多孔二氧化硅膜，可以赋予难于使有机纤维或树脂等劣化的效果，以及光分解活性与未被覆的光催化剂程度相同。专利文献2中公开了以下内容：将有机氢聚硅氧烷(organohydrogenpolysiloxane)以气相方式向光催化剂供给以形成二氧化硅类被膜，以及即使进行了被覆，在光照射条件下的杀菌活性也高于最初的光催化剂活性。

作为用氧化硅膜被覆光催化剂的制造方法，公开了使用烷氧基硅烷在中性有机介质中被覆的方法(参见专利文献3)；部分中和硅酸盐至弱碱性进行被覆的方法(参见专利文献4)；使用烷氧基硅烷在酸性或碱性的水/醇混合介质中进行被覆的方法(参见专利文献5)；在二氧化钛分散液中同时加入硅酸盐和无机酸，维持pH为7～11进行被覆的方法(参见专利文献6)。

此外已知通过将氧化硅和光催化剂复合化，可提高光分解活性，含有钛的硫酸盐及烷氧基钛的水溶液通过水热反应生成共沉淀物，将此共沉淀物加热处理可形成锐钛矿型钛-二氧化硅复合体。此锐钛矿型钛-二氧化硅复合体，相对于市售的光催化剂ST-01，具有2倍以上的光分解活性(参见专利文献7及非专利文献1)。

专利文献1：特开平09-276706号公报

专利文献2：特开昭62-260717号公报

专利文献3：特开平11-240719号公报

专利文献4：美国专利2885366号

专利文献5：特开平10-180115号公报

专利文献6：WO93/022386号公报

专利文献7：特开2004-161592号公报

非专利文献1：M.Hirano，etal.，Chem.Mater.2004，16，3725-3732

发明内容

公知的用氧化硅被覆及/或复合化的光催化剂，与为氧化钛的市售光催化剂P25及/或ST-01相比，均只具有与其同等以下的光分解活性，没有实现所期望的高活性的光催化剂。例如，专利文献6中虽然公开了活性为2倍以上，但通过补充试验进行比较时，活性比市售光催化剂P25低。

因此，本发明的课题在于提供一种光催化剂，所述光催化剂与为氧化钛的市售光催化剂相比光分解活性优异，具有用氧化硅膜被覆的结构。

本发明人等为了解决上述课题进行潜心研究，结果发现，预先使为氧化钛的市售光催化剂P25及/或ST-01存在于酸性水溶液中，导入硅酸钠水溶液使pH维持在5以下时，成为光催化剂的表面为硅酸化合物的缩合催化剂，氧化硅只在光催化剂的表面迅速地生成。将上述所得的氧化硅被覆光催化剂作为光分解活性的试验对象物加入到常用的亚甲基蓝溶液中，进行光照射时，发现与为氧化钛的市售光催化剂P25及/或ST-01相比，其光分解活性非常优异，从而完成了本发明。

即，本发明提供一种光催化剂，所述光催化剂包含具有光催化剂活性的基体和被覆该基体的实质上无细孔的氧化硅膜，碱金属的含量为1ppm以上1000ppm以下。