[发明专利]结晶化玻璃及其制造方法

说明书

本发明的课题在于提供具有优异的光催化活性、且耐久性也优异的光催化功能性材料。本发明提供具有光催化活性的结晶化玻璃，其组成换算为氧化物表示，含有P₂O₅成分、和TiO₂成分及Nb₂O₅成分中的至少一种成分、和选自ZnO成分及RO成分中的一种以上的成分。由经加热的玻璃得到的该结晶化玻璃含有光催化剂结晶，可采用块状、粉粒状、纤维状、浆料状混合物、多孔质体等形态。

技术领域

本发明涉及结晶化玻璃、其制造方法及其利用。

背景技术

光催化剂是吸收光而变为高能量状态、使用该能量使反应物质发生化学反应的材料。作为光催化剂，虽然也使用金属离子、金属络合物等，但尤其是以二氧化钛（TiO₂）为首的半导体的无机化合物具有作为光催化剂的高催化剂活性为人所知，尤其经常使用。半导体通常不通电，但照射带隙能量以上的能量的光时，电子向导带移动，从而生成去除了电子的空穴，通过这些电子和空穴而变得具有强氧化还原力。光催化剂所具有的该氧化还原力具有分解·除去污垢、污染物质、恶臭成分等、从而进行净化的作用。这些光催化剂利用太阳光等而得到氧化还原力，因此作为无需能量的环境净化技术受到关注。另外，还已知含有无机钛化合物的成型体的表面由于光的照射而呈现水变得容易润湿的亲水性，所以具有能被雨水等水滴洗净的、所谓的自清洁作用。

另一方面，氧化钛（TiO₂）等具有光催化活性的无机化合物是非常微细的粉末，难以直接处理。因此，在实际使用时，几乎都是制成涂料后在基材表面涂覆、或用真空蒸镀、溅射、等离子体等方法形成为膜状而进行利用。例如，在日本特开2008-81712号公报中，作为用于在基材的表面上形成无机钛化合物层的涂布剂，公开了在以合成树脂为分散相的水性乳液中含有高浓度的无机钛化合物的光催化性涂布剂。另外，在日本特开2007-230812号公报中，公开了利用气流溅射、使用TiO_y的钯形成的光催化剂氧化钛薄膜。此外，作为不采用涂覆或膜的形式而在基材中含有无机钛化合物的技术，例如，在日本特开平9-315837号公报中，公开了以规定量含有SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、B₂O₃、ZrO₂及TiO₂各成分的光催化剂用玻璃。

然而，当在基材的表面上涂布或涂覆无机钛化合物时，涂布膜或涂覆层的耐久性不足，存在涂布膜或涂覆层从基材上剥离的担忧。例如，当使用日本特开2008-81712中公开的光催化性涂覆剂形成涂布膜时，存在如下问题：残留在涂布膜上的树脂或有机粘合剂通过紫外线等而被分解，或在无机钛化合物的催化作用下而被氧化还原，结果，涂布膜的耐久性随时间经过而容易劣化。另外，为了充分发挥光催化活性，上述的无机钛化合物催化剂有必要是纳米尺寸的微粒，但这样的超微粒存在制作成本高、且容易凝聚的问题。

另外，日本特开2007-230812中公开的、利用被称为干式工艺法的成膜法形成的光催化剂部件也是以膜的形式被形成的，因此存在如下问题：不仅存在由于剥离而导致光催化特性劣化的担忧，而且由于需要利用昂贵的装置进行的精密的气氛控制，所以制造成本变得非常高。

另外，日本特开平9-315837中公开的光催化剂用玻璃中，氧化钛不具有结晶结构，以无定形的形态存在于玻璃中，因此，其光催化特性不充分。

另一方面，作为一并解决这些课题即具有光催化特性的结晶的生成及其固定化的技术，有使TiO₂等光催化剂结晶从玻璃中析出的技术。使光催化剂结晶分散在玻璃整体而得到的结晶化玻璃具有如下优点：几乎没有表面的龟裂或剥离等的经时变化，可半永久地利用结晶的特性。