光催化剂担载网状片，空气净化器及光催化剂担载网状片的制造方法与流程

本发明涉及一种光催化剂担载网状片，空气净化器及光催化剂担载网状片的制造方法。

背景技术：

作为光催化剂已知有锐钛矿型氧化钛，通过照射紫外线产生空穴，生成如羟基自由基(·oh)等活性物质。由此，分解有机物，从而得到除臭效果和杀菌效果，能够应用于空气净化器等。

作为使用锐钛矿型氧化钛作为光催化剂的文献，已知有例如专利文献1。专利文件1中公开了一种光催化剂片，在钛箔的表面形成由阳极氧化被膜形成的氧化钛基体，并对该氧化钛基体烧结锐钛矿型氧化钛颗粒，所述钛箔从单面或双面通过非周期性图案实施蚀刻处理、形成贯通内外的多个微细流路从而具有非周期性海绵结构。

由此，能够在牢固担载作为光催化剂的锐钛矿型氧化钛的同时防止剥离，进而增加接触光催化剂的机会，并能够显著提高基于光催化剂的净化处理效果。

但是，专利文献1中，由于对钛箔实施蚀刻处理，所以很可能制造成本变高，需要降低成本等方面进一步加强。

一方面，作为使用其他金属的例子，已知有专利文献2。专利文献2中公开了一种光催化剂担载金属过滤器，其具备金属制过滤器基体和形成在金属制过滤器基体上的光催化剂层，所述金属制过滤器基体以在金属表面具有多个开口部、该开口部的开口率相对于金属表面为30％以上90％以下的方式形成，且对金属表面的除开口部之外的剩余部分进行了粗化加工。

但是，当使用除锐钛矿型氧化钛和钛以外的金属基体时，存在锐钛矿型氧化钛的活性指数下降、由光催化剂产生的净化处理效率下降的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5474612号公报

专利文献2：日本特开2005～254167号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在此，本发明的目的是提供一种光催化剂担载网状片，该光催化剂担载网状片牢固地担载作为光催化剂的锐钛矿型氧化钛、防止剥离，进一步增加接触光催化剂的机会，显著提高光催化剂的净化处理效率，同时降低了制造成本。

用于解决问题的技术方案

为解决上述技术问题，本发明的光催化剂担载网状片的特征在于：在具有周期性图案的网状钛片的表面形成氧化钛被膜，该氧化钛被膜担载有锐钛矿型氧化钛颗粒。

发明效果

根据本发明，能够提供一种光催化剂担载网状片，该光催化剂担载网状片牢固地担载作为光催化剂的锐钛矿型氧化钛，进一步增加接触光催化剂的机会，显著提高光催化剂的净化处理效果，同时降低了制造成本。

附图说明

图1是表示本发明光催化剂担载网状片的一例的概略图；

图2是表示图1的光催化剂担载网状片的制造方法的一例的概略图；

图3是表示本发明光催化剂担载网状片的其他例的概略图；

图4是表示使用本发明光催化剂担载网状片的空气净化器的一例的概略图；

图5是表示实施例1的评价结果的曲线图。

具体实施方式

以下，一面参照附图，一面说明本发明的光催化剂担载网状片，空气净化器及光催化剂担载网状片的制造方法。需要说明的是，本发明不限于下述实施方式，其他的实施方式、增加、修改、删除等在本领域技术人员能够想到的范围内进行更改的所有技术方案，只要发挥本发明的作用·效果，就包括在本发明的范围之内。

本发明的光催化剂担载网状片的特征在于：在具有周期性图案的网状钛片的表面形成有氧化钛被膜，该氧化钛被膜担载有锐钛矿型氧化钛颗粒。

另外，本发明的光催化剂担载网状片的制造方法的特征在于：在钛构成的金属基板上形成多条划痕，拉伸所述金属基板形成具有周期性图案的网状的扩展钛网片，对该扩展钛网片进行阳极氧化处理和/或加热处理，在表面形成氧化钛被膜，使该氧化钛被膜担载锐钛矿型氧化钛颗粒。

另外，本发明的光催化剂担载网状片的制造方法的特征在于：编织钛丝制成具有周期性图案的网状的钛丝网片，对该钛丝网片进行阳极氧化处理和/或加热处理，在表面形成氧化钛被膜，使该氧化钛被膜担载锐钛矿型氧化钛颗粒。(第一实施方式)

图1是表示本发明的光催化剂担载网状片的一实施方式的概略图。图1中表示本实施方式的光催化剂担载网状片的一部分，表示其放大示意图以及截面示意图。

本实施方式的光催化剂担载网状片s1中，在扩展钛网片11的表面形成氧化钛被膜3，该氧化钛被膜3担载有锐钛矿型氧化钛颗粒4而形成光催化剂层5。

扩展钛网片11是具有周期性图案的网状钛片，通过对钛片进行扩展加工而得到。在本实施方式中，扩展加工的方法可适当改变，对钛片赋予多条划痕，拉伸钛片的两端，从而制作具有周期性图案的网状钛片。

所述多条划痕可以贯穿钛片，也可以不贯穿钛片。

形成划痕的方法可以适当改变，例如可以举出通过激光照射形成的方法、通过加压加工形成的方法、使用超声波切割机的方法等。其中优选通过加压加工或激光照射形成的方法。

所述多条划痕优选按照例如0.05～3mm间隔形成。通过拉伸形成有多条划痕的钛片，从而周期性地形成多个如图1所示的贯通孔2。

上述形成多条划痕的方法可适当改变，但是优选从钛片的斜向赋予划痕，贯通而形成孔。此时，进行拉伸制成扩展金属时，以孔为横向的方式形成，空气阻力变大。由此，用于空气净化的接触面积变大，进一步提高净化效率。

扩展钛网片11的厚度优选例如0.05～2mm。

对于扩展钛网片11的开口部，优选短方向的长度为0.05～5mm，更优选0.05～1.5mm。此外，优选长方向的长度为0.1～10mm，更优选0.1～3mm。此外，扩展钛网片11的开口率优选为5～95％，更优选10～80％。

此时，所得的光催化剂担载网状片中的空气的流动性提高，增加了与光催化剂接触的机会，进一步提高了光催化剂的净化处理效率。此外，扩展钛网片的密度提高，能确保所希望的强度，即使应用到空气净化器等的部件时，也易于保持所希望的形状。

需要说明的是，扩展钛网片11的开口部的大小与所得的管催化剂担载网状片的开口部的大小几乎相同。

扩展钛网片11是具有周期性图案的网状钛片，但是没有必要所有位置都必须为周期性图案，优选50％以上为周期性图案，更优选80％以上为周期性图案。

图2表示用于说明本实施方式的光催化剂担载网状片的制造方法的一例的图。图2是制造过程的一部分，省略了扩展钛网片11的制造过程。

图2(a)表示扩展钛网片11的截面图及其的部分放大图。首先，对扩展钛网片11的表面进行阳极氧化处理，形成氧化钛被膜3。阳极氧化处理是在磷酸浴(例如3％磷酸水溶液)中，在作为阳极的扩展钛网片11和阴极之间施加预定电压，其结果如图2(b)所示，扩展钛网片11的表面被氧化从而形成氧化被膜(氧化钛被膜3)。

此时，氧化被膜不仅形成在扩展钛网片11的表面和背面两面，还形成在贯通孔2的内壁面等暴露于磷酸浴的所有表面。

之后，对形成有氧化被膜的扩展钛网片11进行加热处理。加热例如在大气环境下于450～550℃加热2～3小时。通过实施加热处理，阳极氧化被膜更不易被剥离。放大观察其表面时，出现了由阳极氧化处理和/或加热处理导致的裂纹8。

需要说明的是，进行阳极氧化处理时，根据其氧化被膜的厚度，通过光衍射而显示出不同颜色，已知厚度70nm左右时呈现紫色，150nm左右时呈现绿色，200nm左右时呈现粉色。在本实施方式中，形成厚度为70～150nm的被膜。

在进行阳极氧化处理和/或加热处理之前，可以对扩展钛网片11进行粗化加工。这种情况下，可以使氧化被膜更加不易被剥离。作为粗化加工可适当改变，例如可以举出研磨加工等。

接下来，进行担载锐钛矿型氧化钛颗粒4的烧结处理。

将表面形成有氧化钛被膜3的扩展钛网片11浸渍在分散有锐钛矿型氧化钛颗粒4的浆料中，之后，将其于400～550℃进行烧结时，如图2(c)所示，在扩展钛网片11的表面和背面两面以及贯通孔2的内壁面形成光催化剂层5。

对于氧化钛被膜3和光催化剂层5，由于氧化钛之间结合，因此其结合性非常强，其结果，光催化剂层5难以剥离。

需要说明的是，作为担载锐钛矿型氧化钛颗粒4的方法，除上述浸渍之外，还可以进行如喷涂等。关于喷涂，可在喷涂分散有锐钛矿型氧化钛颗粒4的浆料后，通过烧结形成光催化剂层5。

担载锐钛矿型氧化钛颗粒4之后，优选根据需要进行喷射风的工序。通过该工序可以除去附着于表面的易剥离的氧化钛颗粒。由此可得到本实施方式的光催化剂担载网状片s1。

对于通过上述方式得到的本实施方式的光催化剂担载网状片s1的开口率，优选5～95％，更优选10～80％。此时，所得的光催化剂担载网状片中的空气流动性提高，增加了与光催化剂接触的机会，进一步提高了光催化剂的净化处理效率。

如上所述，根据本实施方式，氧化钛被膜3和光催化剂层5由于氧化钛之间结合，所以能够牢固地担载作为光催化剂的锐钛矿型氧化钛并防止剥离。

此外，通过使用具有周期性图案的网状钛片(扩展钛网片11)，表面积增加，处理效率显著提高。因此，增加与光催化剂接触的机会，能够显著地提高光催化剂的净化处理效果。此外，通过使用网状钛片，即使不设置风扇等来生成空气流，也可以通过自然的空气流得到光催化剂的净化处理效果。

进而，对于由阳极氧化被膜构成的氧化钛被膜3，由于产生微米级的微细的裂纹8，所以不仅在其上紧密地结合光催化剂层5，而且还增加表面积，显著提高了处理效率。此外，当照射uv光时，在光催化剂层5的表面和与氧化钛被膜3的界面发生漫反射/光散射，能够有效利用uv光。

此外，通过使用扩展钛网片11，与蚀刻钛的现有技术(如专利文献1)相比，能够抑制制造成本，尤其是蚀刻成本。此外，耐热性，耐化学药品性也优异，因此即使在苛刻的使用条件下也能够耐用。

进而，由于光催化剂担载网状片s1形成为片状，所以通过配置光源可以进行双面照射，还可以进行多层化，这种情况下能够期待光催化剂效果也进一步提高。

(第二实施方式)

图3表示本发明的光催化剂担载网状片的其他实施方式的概略图。针对与上述实施方式相同的事项，有时省略说明。图3中表示本实施方式的光催化剂担载网状片的一部分，表示其放大示意图以及截面示意图。

本实施方式的光催化剂担载网状片s2中，在钛丝网片12的表面形成氧化钛被膜3，该氧化钛被膜3担载有锐钛矿型氧化钛颗粒4而形成光催化剂层5。

对于钛丝网片12，与扩展钛网片11一样，是具有周期性图案的网状钛片，因此增加表面积，显著提高处理效率。因此，能够增加与光催化剂接触的机会，显著提高光催化剂的净化处理效果。

此外，通过使用钛丝网片12，与蚀刻钛的现有技术(如专利文献1)相比，能够抑制制造成本，尤其是蚀刻成本。此外，耐热性，耐化学药品性也优异，因此即使在苛刻的使用条件下也能够耐用。

钛丝网片12通过编制钛丝而得到。对于图3所示的钛丝网片12，虽然给出了为平纹编织时的例子，但是并不限于此，还可以为其他编织方式，例如斜纹编织、席型编织、平纹席型编织，斜纹席型编织等。

钛丝网片12的开口率优选5～95％，更优选10～80％。此时，所得的光催化剂担载网状片中的空气流动性提高，增加了与光催化剂接触的机会，进一步提高了光催化剂的净化处理效果。另外，钛丝网片的密度上升，确保所希望的强度，即使在用于空气净化器等的部件时也易于保持所希望的形状。

需要说明的是，钛丝网片12的开口部的大小与所得的光催化剂担载网状片的开口部的大小几乎相同。

钛丝的直径优选50～5000μm。

此外，钛丝网片12的厚度优选0.05～3mm。

钛丝网片12是具有周期性图案的网状钛片，但是没有必要所有位置都必须为周期性图案，优选50％以上为周期性图案，更优选80％以上为周期性图案。(第三实施方式)

此外，虽然是在扩展钛网片11和钛丝网片12的表面形成氧化钛被膜，但也可以不进行阳极氧化，而是通过供给空气进行加热处理来氧化表面，在扩展钛网片11和钛丝网片12的表面形成氧化被膜。针对与实施方式1和实施方式2相同的事项，省略说明。

首先，为了在扩展钛网片11和钛丝网片12的表面形成氧化钛被膜，而在大气中进行加热氧化。

加热是在例如大气环境下于400～750℃加热30分钟～3小时。通过加热氧化处理，在放大观察其表面时，出现了由加热氧化处理生成的致密的氧化被膜和裂纹8。

对于扩展钛网片11和钛丝网片12，通过一边使空气流动一边进行氧化，不仅能在它们的表面和背面两面形成氧化被膜，也能够在贯通孔2的内壁面等整个表面形成氧化被膜。

此外，进行大气氧化处理时，根据其温度和时间，所形成的氧化被膜的厚度会有不同，已知500℃时厚度为20～40nm左右，600℃时厚度为100nm左右，700℃时厚度为130nm左右，同时已知厚度越厚越能提高耐腐蚀性。

在本实施方式中，形成厚度为20～150nm的被膜。

通过该加热处理形成的氧化被膜与实施方式1和2所示的通过阳极氧化形成的被膜相比，具有高密合性，能够担载更多的光催化剂。

(第四实施方式)

接下来，针对具有本发明的光催化剂担载网状片的空气净化器的一例，进行说明。如图4所示，将上述实施方式的光催化剂担载网状片s1、s2卷绕成圆筒状，在其中心配置紫外线光源9成为光催化剂单元u1，将其配置成暴露在于空气净化器的处理室10内流动的空气流中，从而进行使用。

本发明的光催化剂担载网状片是柔性的，可以制成圆筒状，球形，波纹形，漏斗形等各种形状进行使用，根据空气净化器的规格可以弯曲或卷绕成任何形状。

实施例

下面，通过实施例详细说明本发明，但本发明并不限于下述实施例。

(实施例1)

使用thankmetal公司制造的辊压机对钛片进行加压加工，按0.1mm的间隔形成贯通所述钛片的多条划痕，通过拉伸该钛片得到具有周期性图案的扩展钛网片(厚度：0.2mm)。此时，所得到的扩展钛网片的开口率为48％。此外，对于扩展钛网片的开口部而言，短方向的长度为0.3mm，长方向的长度为0.7mm。

接下来，如下所示进行了形成氧化钛被膜的阳极氧化处理。阳极氧化处理是在磷酸浴(3％磷酸水溶液)中在作为阳极的扩展钛网片与阴极之间施加预定电压，扩展钛网片的表面被氧化从而形成阳极氧化被膜。

之后，对形成有氧化被膜的扩展钛网片进行加热处理。加热是在大气环境中于450℃加热2小时。通过进行加热处理，形成阳极氧化被膜被加热的氧化钛被膜。在本实施例中，形成厚度为70～150nm的被膜。

将表面形成有氧化钛被膜的扩展钛网片浸渍在分散有锐钛矿型氧化钛颗粒的浆料中后，将其于400～450℃进行烧结，担载锐钛矿型氧化钛颗粒，形成光催化剂层。之后，进行喷射风的工序，去除附着于表面的易剥离的氧化钛颗粒。由此，可得到本实施例的光催化剂担载网状片。本实施例中得到的光催化剂担载网状片的开口率为47％。

接下来，对本实施例中得到的光催化剂担载网状片进行以下评价。评价是在容积1m³的密闭空间内放置如图4所示的空气净化器，向该空气净化器吹送风速为5.5m/s的风，同时经时地测量该密闭空间内规定浓度的乙醛的浓度变化。此外，作为空气净化器，如下配置：放置将a5大小的光催化剂担载网状片s1双重卷绕而成的光催化剂单元u1，在中心配置波长254nm的紫外线光源9，暴露于在处理室10内流动的空气流。

结果如图5所示。在图5中，图中(a)表示本实施例中得到的光催化剂担载网状片的结果。图中(b)是对专利文献1的光催化剂片进行与上述相同的测量时的曲线图。需要说明的是，图中(b)是对钛箔实施利用非周期性图案进行的蚀刻处理而具备非周期性海绵结构，使其表面担载锐钛矿型氧化钛颗粒。

如图所示可知，根据本实施例得到的光催化剂担载网状片，随着时间推移，乙醛气体的浓度(ppm)下降，能够得到良好的除臭性能。虽然即使图中(b)所示的例子也能得到良好的结果，但是本实施例中得到的光催化剂担载网状片与图中(b)的结果相比处理效率提高了25％，能够得到更好的结果。

(实施例2)

接下来，在实施例1中，除了使扩展钛网片为钛丝网片以外，与实施例1相同地制作了光催化剂担载网状片。本实施例的钛丝网片是将直径100μm的钛丝进行平纹编织所得到的，开口率为52％。此外，本实施例中得到的光催化剂担载网状片的开口率为52％。对所得到的光催化剂担载网状片进行与实施例1相同的评价，得到了良好的结果。

(实施例3)

接下来，针对与实施例1中使用的扩展钛网片相同的扩展钛网片，如下所述进行了形成氧化钛被膜的加热氧化处理。加热氧化处理是在大气环境中于450～600℃加热2小时。通过进行加热氧化处理，形成氧化钛被膜。在本实施例中，形成厚度为20～100nm的被膜。

对于锐钛矿型氧化钛颗粒的担载，与实施例1相同地得到光催化剂担载网状片。得到的光催化剂担载网状片的光催化剂与实施例1所得的相比，形成了密合性更高的被膜。

本实施例中得到的光催化剂担载网状片的开口率为47％。

对所得的光催化剂担载网状片进行与实施例1相同的评价，得到了与实施例1同等的良好的结果。

产业上的可利用性

本发明能够适用于净化医疗设施、工厂、住宅、办公室等空气的空气净化器、净化水的净水器、搭载空气净化功能的防蚊装置。

附图标记说明

s1、s2光催化剂担载网状片

u1光催化剂单元

2贯通孔

3氧化钛被膜

4锐钛矿型氧化钛颗粒

5光催化剂层

8裂纹

9紫外线光源

10处理室

11扩展钛网片

12钛丝网片