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| 液体コーティング法 |
| 【技術分類】 |
| ２−Ｂ 薄膜触媒の製造 |
| 【技術の名称】 |
| ２−Ｂ−１ 液体コーティング法 |
| 【技術内容】 |
| ゾルゲル法のディップコーティングでTiO2薄膜を調製する場合は、１μmの膜厚を得るには20回以上のコーティングが必要となる。高粘度溶媒を用いて１回のコーティングで厚膜をつくると焼成後に剥離やクラックが発生し易いが、高沸点、高粘度溶媒のα-テルピネオールを含む溶媒の採用により厚膜でもクラックの発生しないTiO2薄膜が調製できた。 コーティング溶媒はテトライソプロピルオルソチタネート(TIPT)、α-テルピネオール、(α-TPO)、２−プロパノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(EEE)およびポリエチレングリコール600(PEG)を使用し、混合比を変えて４種類を調製した。EEEとPEGはTIPTのリガンドである。 担体基板にはシリカコートのソーダ石灰ガラス(100×100×1mm)を使用し、基板引きあげ速度は1.5mm/sとした。コーティングは空気中常温で行い、コーティング後450℃で１時間焼成した。コーティングは膜厚が１μmになるまで繰り返した。 図１にエタノール溶剤のゾルゲル法と比較した薄膜成長速度を示している。両データは溶媒が異るのみであるがα-TPOによりコーティング回数が大幅に減少できた。 TiO2の粒子径は溶媒に高分子であるPEGを加えることにより８nmと小さくなった。PEGは熱処理中に分解し、約300℃で消滅する際に細孔を形成し、この細孔がTiO2粒子の成長を抑制すると想定される。NOの酸化により光触媒活性を評価したが、PEGを含む溶媒から調製した触媒が高活性を示した。 |
| 【図】 |
| 図１ コーティング溶媒にα-テルピネオール用いた場合のTiO2薄膜成長速度 |
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| 出典：「Preparation of photocatalytic TiO2 transparent thin film by thermal decomposition of Ti‐alkoxide with α‐ terpineol as a solvent．」、「Thin Solid Films VOL. 392 NO.２」、（2001年）、NEGISHI N、TAKEUCHI K著、Elsevier Science B.V.発行、251頁 Fig.２ Dependence of film growth rate on the preparation methods. (a) Ethanol as solvent and sol-gel process; (b) α-terpineol and thermal decomposition. Reprinted with permission from Elsevier Science |
| 図１の説明：エタノール溶剤を用いたゾルゲル法と比較して、コーテング溶媒にα-TPOを用いることにより膜厚成長速度が大幅に向上した。 |
| 【応用分野】 |
| 液体コーティング法による薄膜光触媒の製造 |
| 【出典／参考資料】 |
| 「Thin Solid Films VOL. 392 NO.２」、（2001年）、NEGISHI N、TAKEUCHI K著、Elsevier Science B.V.発行、249頁〜253頁 |
| 【技術分類】 |
| ２−Ｂ 薄膜触媒の製造 |
| 【技術の名称】 |
| ２−Ｂ−１ 液体コーティング法 |
| 【技術内容】 |
| シリコン系オリゴマーをベースとする塗料樹脂にTiO2ゾルを混合したコーティング型光触媒が市販されている。コーティング塗料には焼き付けタイプと常温乾燥タイプがある。焼き付けタイプはオルガノシランオリゴマーRnSi(OR')4-n（Rは炭素数１〜４アルキル基およびフェニル基であり、nは０〜２の整数，R'は炭素数１〜４の１価アルキル基）を硬化剤として水を用い脱水縮合して被膜を形成する。常温乾燥タイプはオルガノシランRnSiX4-n（Rは炭素数１〜４の１価アルキル基およびフェニル基、nは０から３の整数、Xは加水分解性基である）と前記オルガノシランオリゴマーを混合し、硬化剤として水を用いて脱アルコールして被膜を形成する。図１にシリコン系コーティング塗料の硬化メカニズムを示している。 コーティング用光触媒はコーティング塗料にTiO2ゾルや溶剤を混合したもので、TiO2ゾルの粒径、pH、溶剤組成、塗料樹脂の重合度、水比等多くの要因をコントロールし、コーティング基材に応じて調製する。 膜厚200nm程度ではプレ紫外線照射がないと光触媒活性は発現しないが、紫外線のプレ照射によりコーティング材中の有機物を分解すると光触媒活性が現れる。ガラスにコーティングした場合、可視光領域の吸収は殆どなく、透明部材にコーティングしても光学特性への影響が殆どない特徴がある。 |
| 【図】 |
| 図１ シリコン系コーティング塗料の硬化メカニズム |
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| 出典：「光触媒コーティング材」、「松下電工技報 NO. 73」、（2001年）、高浜孝一、井上稔著、松下電工（株）発行、88頁 図２ 無機コーティング材硬化メカニズム |
| 【応用分野】 |
| 道路標識やガードレールの塗装用光触媒 |
| 【出典／参考資料】 |
| 「松下電工（株）技報 NO. 73」、（2001年）、高浜孝一、井上稔著、松下電工発行、87頁〜91頁 |
| 【技術分類】 |
| ２−Ｂ 薄膜触媒の製造 |
| 【技術の名称】 |
| ２−Ｂ−１ 液体コーティング法 |
| 【技術内容】 |
| 多くのTiO2薄膜触媒はTiO2ゾルのコーティングにより製造されるが、小粒子径のためTiO2粒子が酸化、還元サイトに接近し過ぎて、正孔−電子の再結合反応が起こり易い。 図１のように、多孔性Al2O3基板上にSiO2をコートし、SiO2上にPt電極をコートし、更にPt電極上にTiO2薄膜をコートした光触媒システムを組み立てた。 チタニウムテトライソプロポキシド(TIPT)3.98gに0.33mlのアセチルアセトンおよび130mlのイソプロパノール(i-PrOH)を加えて安定化した。安定化したTIPTに酢酸0.98g、水を0.76mlおよびi-PrOH を10ml加えてアルゴン中で加水分解し、粒子径10nm以下のTiO2ゾルを得た。 光触媒の製法を図２に示している。多孔性基板は厚さ約60μmのAl2O3メンブレンを用い、SiO2ゾルはエタノールで希釈してゾル濃度10vol%とし、低速度スピンコーターによる１回コートで、粒子径10−20nmのSiO2層をつくり、60℃乾燥後、300℃で焼成した。PtはSiO2表面にスパッターコートし、その上にTiO2ゾルをコートし、60℃ 10分間乾燥後、300℃で10分間焼成した。TiO2ゾルのコーティングは所定厚さになるまで数回繰り返し、最後に300から700℃で焼成した。 TiO2は300℃以上の焼成で粒子径約10nmから15nmの Anataseとなる。光触媒の活性評価はエタノールからの水素発生速度を測定した。参照用のPtを析出したTiO2触媒と比較して重量ベースで８倍の高活性を示した。これは多孔性基板(SiO2)に吸着した汚染物質が容易にPt電極に拡散、分解し、更に酸化−還元サイトが分離したことに基づいている。 |
| 【図】 |
| 図１ TiO2ベースの多層薄膜光触媒システム |
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| 出典：「Preparation of a TiO2 based multiple layer thin film photocatalyst．」、「J Mater Chem VOL. 8 NO. 11」、（1998年）、YASUMORI A、ISHIZU K、HAYASHI S、OKADA K著、Royal Society of Chemistry発行、2521頁 Fig.１ Schematic illustration of a TiO2 base multiple layer thin film photocatalyst. Reproduced by permission of The Royal Society of Chemistry |
| 図２ TiO2ベースの多層薄膜光触媒システムの作製 |
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| 出典：「Preparation of a TiO2 based multiple layer thin film photocatalyst．」、「J Mater Chem VOL.８ NO. 11」、（1998年）、YASUMORI A、ISHIZU K、HAYASHI S、OKADA K著、Royal Society of Chemistry発行、2522頁 Fig.３ Flowchart for the fabrication of the TiO2 thin film photocatalyst. Reproduced by permission of The Royal Society of Chemistry |
| 【応用分野】 |
| コーティング用光触媒の製造 |
| 【出典／参考資料】 |
| 「J Mater Chem VOL.８ NO. 11」、（1998年）、YASUMORI A、ISHIZU K、HAYASHI S、OKADA K著、Royal Society of Chemistry発行、2521頁〜2524頁 |
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| ［更新日 2003.3.28］ |