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JP2005131604A - Photocatalyst body - Google Patents

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JP2005131604A
JP2005131604A JP2003373107A JP2003373107A JP2005131604A JP 2005131604 A JP2005131604 A JP 2005131604A JP 2003373107 A JP2003373107 A JP 2003373107A JP 2003373107 A JP2003373107 A JP 2003373107A JP 2005131604 A JP2005131604 A JP 2005131604A
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Japan
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photocatalyst
visible light
oxide
film
fine particles
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Pending
Application number
JP2003373107A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryotaro Matsuda
良太郎 松田
Akiko Saito
明子 斉藤
Ariyoshi Ishizaki
有義 石崎
Kazunari Otsuka
一成 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst body equipped with a photocatalyst membrane capable of obtaining sufficient decomposing activity by ultraviolet light and visible light. <P>SOLUTION: A fluorescent lamp FL is constituted of a fluorescent lamp main body L and the photocatalyst membrane LC. A photocatalyst membrane FC has a thickness of approximately 0.3-4.0 μm, and the photocatalyst membrane LC is constituted of a visible light type photocatalyst particulate 21 and a binder 22. The visible light type photocatalyst particulate 21 is applied with a visible light treatment such as a nitrogen conversion treatment and the average particle diameter of the visible light type photocatalyst particulate 21 is approximately 5-20 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、紫外光および可視光に対して分解活性を示す光触媒体に関する。   The present invention relates to a photocatalyst having a decomposition activity with respect to ultraviolet light and visible light.

光触媒膜を備えた蛍光ランプは、従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。従来のこの種蛍光ランプに用いられている光触媒膜は、紫外光で分解活性を示す光触媒体(以下、「紫外光型光触媒体」という。)を用いている。紫外光型光触媒体としては、主としてアナターゼ型酸化チタンからなる構成が実用に供されている。   A fluorescent lamp provided with a photocatalyst film is conventionally known (see, for example, Patent Document 1). A conventional photocatalyst film used in this type of fluorescent lamp uses a photocatalyst exhibiting decomposition activity under ultraviolet light (hereinafter referred to as “ultraviolet light photocatalyst”). As the ultraviolet light type photocatalyst, a structure mainly composed of anatase type titanium oxide is practically used.

しかし、従来の紫外光型光触媒体を用いて形成した光触媒膜を備えた蛍光ランプでは、得られる分解活性が期待されるほどには充分でなかった。これは蛍光ランプから外部へ放射される活性化に有効な波長の紫外光が微量であるとともに、紫外光を光触媒の活性化のために有効に利用できなかったからである。   However, a fluorescent lamp provided with a photocatalyst film formed using a conventional ultraviolet light type photocatalyst is not sufficient for the expected decomposition activity. This is because the amount of ultraviolet light having a wavelength effective for activation emitted from the fluorescent lamp to the outside is very small, and the ultraviolet light cannot be effectively used for activating the photocatalyst.

一方、近時紫外光および可視光で分解活性を示す光触媒体(以下、「可視光型光触媒体」という。)が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。可視光型光触媒体は、ルチル型酸化チタンを好適とする光触媒微粒子の表面にPt、Au、Pd、RhおよびAgの少なくとも一種からなる金属超微粒子を担持させた構成である。また、酸化チタンに格子欠陥を形成した構成などの可視光で分解活性を示す光触媒体も知られている。また、上記と同様の光で分解活性を示すさらに他の構成として、高周波スパッタ法を用いることで、ルチル型およびアナターゼ型の酸化チタン結晶を有する連続薄膜を形成した光触媒材料も知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平10−072241号公報 特開平11−047611号公報 特開2001−062310号公報
On the other hand, a photocatalyst exhibiting decomposition activity in recent ultraviolet light and visible light (hereinafter referred to as “visible light photocatalyst”) has been developed (for example, see Patent Document 2). The visible light photocatalyst has a structure in which metal ultrafine particles made of at least one of Pt, Au, Pd, Rh, and Ag are supported on the surface of photocatalyst fine particles preferably made of rutile titanium oxide. In addition, a photocatalyst that exhibits decomposition activity with visible light, such as a structure in which lattice defects are formed in titanium oxide, is also known. In addition, as still another structure exhibiting decomposition activity with light similar to the above, a photocatalytic material in which a continuous thin film having rutile and anatase type titanium oxide crystals is formed by using a high-frequency sputtering method is also known ( For example, see Patent Document 3.)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-072421 Japanese Patent Laid-Open No. 11-047611 JP 2001-063310 A

可視光型光触媒微粒子を用いて光触媒膜を形成することは、特に蛍光ランプや照明器具などの照明製品用として分解活性の強い光触媒膜が得られると期待される。そこで、本発明者は、可視光型光触媒微粒子を用いて蛍光ランプに光触媒膜を形成してみた。ところが、期待した程度までの効果が得られなかった。   Forming a photocatalyst film using visible light type photocatalyst fine particles is expected to provide a photocatalyst film having strong decomposition activity particularly for lighting products such as fluorescent lamps and lighting fixtures. Therefore, the present inventor tried to form a photocatalytic film on a fluorescent lamp using visible light photocatalyst fine particles. However, the expected effect was not obtained.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、紫外光および可視光に対して十分な分解活性を得ることができる光触媒膜を備えた光触媒体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, it aims at providing the photocatalyst body provided with the photocatalyst film | membrane which can acquire sufficient decomposition | disassembly activity with respect to ultraviolet light and visible light.

請求項1記載の光触媒体は、基体と;前記基体上に形成され、可視光化処理が施された平均粒径が5〜20nmの可視光型光触媒微粒子から構成され、0.3〜4.0μmの膜厚を有する光触媒膜と;を具備することを特徴としている。   The photocatalyst body according to claim 1 is composed of a substrate; visible light photocatalyst fine particles having an average particle diameter of 5 to 20 nm formed on the substrate and subjected to visible light treatment; A photocatalytic film having a thickness of 0 μm.

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。   In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

基体は、板状、球状、線状、繊維状など表面を有しているものであればよい。また、基体は、光触媒膜が形成可能な固体であればよく、ガラス、セラミックス、金属などが好適例として挙げられる。   The substrate may have any surface such as a plate shape, a spherical shape, a linear shape, or a fiber shape. Moreover, the base | substrate should just be a solid which can form a photocatalyst film, Glass, ceramics, a metal etc. are mentioned as a suitable example.

基体としては、例えば、照明製品などの電気製品、窓ガラス、窓枠、タイルなどの建材、脱臭器、衛生製品、車両、家具などが挙げられるが、これらに限定されない。また、上記「照明製品」とは、少なくとも光源および照明器具ならびにこれら物品の構成部品のうち光触媒膜に対する基体(担持体)になり得るとともに、光源から発生する光が照射され得る位置関係において使用される部材を包含する意味である。光源としては、例えば蛍光ランプ、高圧放電ランプおよびハロゲン電球などであり、光触媒膜は、光源から発生する光が照射される関係にある部材、例えばバルブなどの主として外面に形成される。照明器具としては、例えば屋内用照明器具、屋外用照明器具、標識灯、表示灯および看板灯などであり、光触媒膜は、光源から発生する光が照射される関係にある構成部品、例えばセード、グローブ、投光窓、反射板などである。   Examples of the substrate include, but are not limited to, electrical products such as lighting products, window glass, window frames, building materials such as tiles, deodorizers, sanitary products, vehicles, and furniture. The “lighting product” is used in a positional relationship that can be a substrate (support) for the photocatalyst film among at least a light source, a lighting fixture, and components of these articles, and can be irradiated with light generated from the light source. It is meant to include a member. Examples of the light source include a fluorescent lamp, a high-pressure discharge lamp, and a halogen bulb, and the photocatalytic film is formed mainly on the outer surface of a member, such as a bulb, that has a relationship to which light generated from the light source is irradiated. Examples of the lighting fixture include indoor lighting fixtures, outdoor lighting fixtures, marker lamps, indicator lamps, and signboard lamps, and the photocatalytic film is a component that is irradiated with light generated from a light source, such as a shade, Such as globes, floodlights, and reflectors.

光触媒膜を構成する可視光型光触媒微粒子は、主として波長400nm以上の可視光および波長380nm以下の紫外光により活性化される。可視光型光触媒微粒子は、光触媒作用を有する金属酸化物からなる。このような金属酸化物としては、TiO、WO、CdO、In、AgO、MnO、Cu、Fe、V、ZrO、RuO、Cr、CoO、NiO、SnO、CeO、Nb、KTaO、SrTiO、KNbO17などの一種または複数種を混合して用いることができる。これらの中でも、生成される電子−正孔密度やスーパーオキサイドアニオン、水酸ラジカル密度および材質としての耐腐食性、安全性などの観点から、TiO、SrTiOおよびKNbO17が好適である。しかし、最も光触媒作用が優れているとともに、工業的規模で入手可能であって、しかも、化学的に安定していて、安価に得ることができることから、酸化チタンが最適である。 The visible light type photocatalyst fine particles constituting the photocatalyst film are activated mainly by visible light having a wavelength of 400 nm or more and ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less. The visible light photocatalyst fine particles are made of a metal oxide having a photocatalytic action. Examples of such metal oxides include TiO 2 , WO 3 , CdO 3 , In 2 O 3 , Ag 2 O, MnO 2 , Cu 2 O 3 , Fe 2 O 3 , V 2 O 5 , ZrO 2 , RuO 2. , Cr 2 O 3 , CoO 3 , NiO, SnO 2 , CeO 2 , Nb 2 O 3 , KTaO 3 , SrTiO 3 , K 4 NbO 17 and the like can be used in combination. Among these, TiO 2 , SrTiO 3, and K 4 NbO 17 are preferable from the viewpoints of generated electron-hole density, superoxide anion, hydroxyl radical density, corrosion resistance as a material, safety, and the like. . However, titanium oxide is most suitable because it has the best photocatalytic action, is available on an industrial scale, is chemically stable, and can be obtained at low cost.

可視光型光触媒微粒子には、可視光化処理が施されている。「可視光化処理」とは、可視光型光触媒微粒子が可視光で分解活性を示すようにバンドギャップエネルギーを低下させる処理を意味する。例えば、酸化チタンには、結晶構造の違いからアナターゼ型、ブルッカイト型、およびルチル型が存在する。アナタ−ゼ型およびブルッカイト型の酸化チタンは、バンドギャップエネルギーが約3.20eVであり、これを波長に換算すると388nmになる。ここで、このアナターゼ型およびブルッカイト型の酸化チタンに可視光化処理を施すと、バンドギャップエネルギーが約2.8〜3.0eVまで低下させることができる。これを波長に換算すると約413〜443nmとなるので、可視光で分解活性を示すようになる。   The visible light photocatalyst fine particles are subjected to a visible light treatment. “Visible light treatment” means a treatment for lowering the band gap energy so that the visible light photocatalyst fine particles exhibit decomposition activity with visible light. For example, titanium oxide includes anatase type, brookite type, and rutile type due to the difference in crystal structure. The anatase type and brookite type titanium oxide has a band gap energy of about 3.20 eV, which is 388 nm in terms of wavelength. Here, when the anatase-type and brookite-type titanium oxide is subjected to a visible light treatment, the band gap energy can be reduced to about 2.8 to 3.0 eV. When this is converted into a wavelength, it becomes about 413 to 443 nm, so that it shows a decomposition activity with visible light.

可視光化処理としては、例えば、窒素置換処理、硫黄置換処理、および酸素欠陥形成処理等が挙げられるが、安定性の点から窒素置換処理および硫黄置換処理が好ましい。なお、可視光型光触媒微粒子に可視光化処理が施されているか否かは、波長400nm以上の可視光における透過率を測定することにより判別することができる。   Examples of the visible light treatment include nitrogen substitution treatment, sulfur substitution treatment, and oxygen defect formation treatment, and nitrogen substitution treatment and sulfur substitution treatment are preferable from the viewpoint of stability. Whether or not the visible light photocatalyst fine particles are subjected to visible light treatment can be determined by measuring the transmittance of visible light having a wavelength of 400 nm or more.

可視光型光触媒微粒子の平均粒径は、5〜20nmとなっている。平均粒径が5〜20nmとしたのは、平均粒径が5nm未満であると製造が困難になるからであり、平均粒径が20nmを超えると表面積が小さくなるため十分な分解活性が得られなくなるからである。   The average particle diameter of the visible light photocatalyst fine particles is 5 to 20 nm. The reason why the average particle size is 5 to 20 nm is that if the average particle size is less than 5 nm, the production becomes difficult. Because it disappears.

光触媒膜の膜厚は、0.3〜4.0μmとなっている。膜厚を0.3〜4.0μmとしたのは、膜厚が0.3μm未満であると十分な分解活性が得られなくなるからであり、膜厚が4.0μmを超えると十分な機械的強度、光透過率、および分解活性が得られなくなるからである。膜厚は、0.3〜2.0μmが好ましく、0.3〜1.0μmがより好ましい。   The film thickness of the photocatalyst film is 0.3 to 4.0 μm. The reason why the film thickness is 0.3 to 4.0 μm is that sufficient decomposition activity cannot be obtained when the film thickness is less than 0.3 μm, and sufficient mechanical properties are obtained when the film thickness exceeds 4.0 μm. This is because the strength, light transmittance, and decomposition activity cannot be obtained. The film thickness is preferably 0.3 to 2.0 μm, and more preferably 0.3 to 1.0 μm.

光触媒膜には、可視光型光触媒微粒子の微粒子相互間を結着して光触媒膜の機械的強度を高めるために、適当な結着剤が適量混合されていることを許容する。結着剤としては、例えばシリコーン樹脂、SiO、ZrO、およびAlなどの一種または複数種を使用することができる。これらの物質は、可視光型光触媒微粒子の微粒子相互間を良好に結着するが、紫外光および可視光に対する透過率が高いので、光触媒膜の分解活性を阻害しにくい。 In the photocatalyst film, an appropriate amount of an appropriate binder is allowed to be mixed in order to bind the visible light photocatalyst fine particles to increase the mechanical strength of the photocatalyst film. As the binder, for example, one kind or plural kinds such as silicone resin, SiO 2 , ZrO 2 , and Al 2 O 3 can be used. Although these substances bind well between the fine particles of visible light type photocatalyst fine particles, they have a high transmittance for ultraviolet light and visible light, and therefore do not easily inhibit the decomposition activity of the photocatalyst film.

結着剤の量は、多すぎると光触媒微粒子が結着剤中に埋設されて光触媒作用を発揮しにくくなるし、また少なすぎると、所要の結着力が得られなくなるので、適量でなければならない。結着剤の混合割合は、可視光型光触媒微粒子に対して質量比で1〜30%の範囲が適量であり、より一層好適には7〜15%である。   If the amount of the binder is too large, the photocatalyst fine particles are embedded in the binder and it becomes difficult to exert the photocatalytic action. If the amount is too small, the required binding force cannot be obtained. . The mixing ratio of the binder is an appropriate amount in the range of 1 to 30% by mass ratio with respect to the visible light type photocatalyst fine particles, and more preferably 7 to 15%.

結着剤は、溶融し固化して光触媒微粒子および照明製品などの担持体の間を結着する態様であってもよいし、超微粒子状態でファンデルワールス力により結着する態様であってもよい。   The binder may be in an embodiment in which it is melted and solidified to bind between the photocatalyst fine particles and a support such as a lighting product, or in an ultra fine particle state by van der Waals force. Good.

そうして、上記のように結着剤が混合していることにより、膜厚0.3〜4.0μmで、強い分解活性を維持しながら機械的強度の強い光触媒膜を形成することができる。   Thus, by mixing the binder as described above, it is possible to form a photocatalytic film having a mechanical strength with a film thickness of 0.3 to 4.0 μm while maintaining a strong decomposition activity. .

光触媒膜は、既知の各種製膜方法、例えばスプレー法、ディップ法、刷毛塗り法または静電吸着法などによる被着法を用いて、常温、低温加熱または高温加熱焼成により被着させることができる。   The photocatalyst film can be applied by using various known film forming methods, for example, spraying, dipping, brushing, electrostatic adsorption, or the like, by room temperature, low temperature heating or high temperature heating baking. .

請求項1記載の光触媒体によれば、紫外光および可視光に対して十分な分解活性を得ることができる。また、本発明の光触媒体は、有機ガスの分解だけでなく、防汚に対しても効果がある。特に光触媒膜の表面の凹凸が細かいので、汚れ粒子が付着しにくいという作用があり、これが防汚効果に寄与する。   According to the photocatalyst of the first aspect, sufficient decomposition activity can be obtained for ultraviolet light and visible light. The photocatalyst of the present invention is effective not only for decomposition of organic gas but also for antifouling. In particular, since the unevenness of the surface of the photocatalyst film is fine, there is an effect that dirt particles are difficult to adhere, which contributes to the antifouling effect.

請求項2記載の光触媒体は、請求項1記載の光触媒体であって、前記可視光型光触媒微粒子が、アナターゼ型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンの少なくとも一方、または前記アナターゼ型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンの少なくとも一方を主成分とし、かつ白金、金、クロム、マンガン、バナジウム、ニッケル、パラジウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化タングステン、及びITO(錫ドープ酸化インジウム)の少なくともいずれかが前記酸化チタンに添着または混合されたものであることを特徴としている。本発明は、可視光型光触媒体の微粒子の好適な構成を規定している。なお、「前記酸化チタン」とは、アナタ−ゼ型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンの少なくとも一方を意味する。   The photocatalyst according to claim 2 is the photocatalyst according to claim 1, wherein the visible light photocatalyst fine particles are at least one of anatase type titanium oxide and brookite type titanium oxide, or the anatase type titanium oxide and brookite type. The main component is at least one of titanium oxide, and platinum, gold, chromium, manganese, vanadium, nickel, palladium, vanadium oxide, molybdenum oxide, iron oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, chromium oxide, tungsten oxide, and It is characterized in that at least one of ITO (tin doped indium oxide) is attached or mixed with the titanium oxide. The present invention defines a preferred configuration of fine particles of the visible light photocatalyst. The “titanium oxide” means at least one of anatase type titanium oxide and brookite type titanium oxide.

酸化チタンに上記金属や金属酸化物を添着または混合した場合には、金属や金属酸化物の表面に電子が出現し、酸化チタンの表面に正孔が出現する。一方、酸化チタンに金属や金属酸化物を添着または混合しない場合には、酸化チタンの表面に電子および正孔が出現する。ここで、酸化チタンに上記金属や金属酸化物を添着または混合した場合の方が、酸化チタンに金属や金属酸化物を添着または混合しない場合よりも電子と正孔とが再結合し難い。これにより、酸化チタンに上記金属や金属酸化物を添着または混合した場合には、電子と正孔とをより長い時間存在させることができ、分解活性を高めることができる。   When the metal or metal oxide is added or mixed with titanium oxide, electrons appear on the surface of the metal or metal oxide, and holes appear on the surface of the titanium oxide. On the other hand, when no metal or metal oxide is added or mixed with titanium oxide, electrons and holes appear on the surface of titanium oxide. Here, when the metal or metal oxide is added or mixed with titanium oxide, electrons and holes are less likely to recombine than when the metal or metal oxide is not added or mixed with titanium oxide. Thereby, when the said metal and metal oxide are attached or mixed with titanium oxide, an electron and a hole can be made to exist for a longer time, and a decomposition activity can be improved.

請求項3記載の光触媒体は、請求項1又は2記載の光触媒体であって、前記光触媒膜が、波長360nmの紫外光透過率が20〜50%であり、波長400nmの可視光透過率が40〜80%であり、波長450nmの可視光透過率が80〜95%であることを特徴としている。   The photocatalyst according to claim 3 is the photocatalyst according to claim 1 or 2, wherein the photocatalyst film has an ultraviolet light transmittance of 20 to 50% at a wavelength of 360 nm and a visible light transmittance of a wavelength of 400 nm. The visible light transmittance at a wavelength of 450 nm is 80 to 95%.

請求項4記載の光触媒体は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光触媒体であって、基体が蛍光ランプであることを特徴としている。   A photocatalyst according to a fourth aspect is the photocatalyst according to any one of the first to third aspects, wherein the substrate is a fluorescent lamp.

請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光触媒体によれば、紫外光および可視光に対して十分な分解活性を得ることができる。   According to the photocatalyst according to any one of claims 1 to 4, sufficient decomposition activity can be obtained for ultraviolet light and visible light.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本実施の形態に係る蛍光ランプを模式的に示した切欠断面を含んだ正面図であり、図2は本実施の形態に係る光触媒膜の模式的な断面図である。図1において、蛍光ランプFL(光触媒体)は、蛍光ランプ本体L(基体)と蛍光ランプ本体Lの表面に形成された光触媒膜LCとから構成されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view including a cutaway section schematically showing the fluorescent lamp according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the photocatalyst film according to the present embodiment. In FIG. 1, the fluorescent lamp FL (photocatalyst) is composed of a fluorescent lamp main body L (base) and a photocatalytic film LC formed on the surface of the fluorescent lamp main body L.

蛍光ランプ本体Lは、透光性放電容器11、蛍光体層12、一対の電極13,13、図示されない放電媒体および口金14からなる。   The fluorescent lamp main body L includes a translucent discharge vessel 11, a phosphor layer 12, a pair of electrodes 13 and 13, a discharge medium (not shown) and a base 14.

透光性放電容器11は、細長いガラスバルブ11aおよび一対のフレアステム11bによって構成されている。ガラスバルブ11aは、ソーダライムガラスからなる。フレアステム11bは、排気管、フレア、内部導入線および外部導入線を備えている。排気管は、透光性放電容器11の内外を連通して、透光性放電容器11の内部を排気し、かつ、放電媒体を封入するのに用いられる。そして、排気管は、放電媒体を封入した後に封止切られる。フレアは、ガラスバルブ11aの両端に封着されて透光性放電容器1を形成している。内部導入線は、基端がフレアステム11bの内部に気密に埋設され、かつ、外部導入線に接続している。外部導入線は、先端がフレアステム11bに埋設され、基端が透光性放電容器11の外部へ導出されている。   The translucent discharge vessel 11 includes an elongated glass bulb 11a and a pair of flare stems 11b. The glass bulb 11a is made of soda lime glass. The flare stem 11b includes an exhaust pipe, a flare, an internal introduction line, and an external introduction line. The exhaust pipe is used to communicate the inside and outside of the translucent discharge vessel 11 to exhaust the inside of the translucent discharge vessel 11 and enclose a discharge medium. The exhaust pipe is cut off after the discharge medium is sealed. The flare is sealed at both ends of the glass bulb 11a to form the translucent discharge vessel 1. The inner lead wire is hermetically embedded in the inside of the flare stem 11b and connected to the outer lead wire. The external lead-in wire has a distal end embedded in the flare stem 11 b and a proximal end led out of the translucent discharge vessel 11.

蛍光体層12は、3波長発光形蛍光体からなり、透光性放電容器11の内面に形成されている。3波長発光形蛍光体は、青色発光用がBaMgAl1627:Eu、緑色発光用がLaPO:Ce、Tb、赤色発光用がY:Euである。 The phosphor layer 12 is made of a three-wavelength light emitting phosphor and is formed on the inner surface of the translucent discharge vessel 11. The three-wavelength light-emitting phosphor is BaMgAl 16 O 27 : Eu for blue light emission, LaPO 4 : Ce, Tb for green light emission, and Y 2 O 3 : Eu for red light emission.

一対の電極13,13は、透光性放電容器11の両端内部において、離間対向する一対の内部導入線の先端部間に継線されている。また、電極13は、タングステンのコイルフィラメントおよびコイルフィラメントに被着させた電子放射性物質からなる。   The pair of electrodes 13, 13 are connected between the distal ends of the pair of internal lead wires that are opposed to each other inside the both ends of the translucent discharge vessel 11. The electrode 13 is made of a tungsten coil filament and an electron radioactive material deposited on the coil filament.

放電媒体は、水銀およびアルゴンからなり、透光性放電容器11の内部に封入されている。水銀は、その適量が排気管を経由して滴下される。アルゴンは、約300Pa封入されている。   The discharge medium is made of mercury and argon, and is enclosed in the translucent discharge vessel 11. An appropriate amount of mercury is dripped through the exhaust pipe. Argon is sealed at about 300 Pa.

口金14は、口金本体14aおよび一対の口金ピン14b,14bからなる。口金本体14aは、キャップ状をなしていて、透光性放電容器11の両端部に接着されている。一対の口金ピン14b,14bは、口金本体14aに互いに絶縁関係に支持されているとともに、それぞれ外部導入線に接続している。   The base 14 includes a base body 14a and a pair of base pins 14b and 14b. The base body 14 a has a cap shape and is bonded to both end portions of the translucent discharge vessel 11. The pair of cap pins 14b, 14b are supported in an insulating relationship with each other by the cap body 14a and are connected to external lead-in wires, respectively.

光触媒膜LCは、膜厚が約0.3〜4.0μmとなるように形成されている。光触媒膜LCは、図2に示すように、可視光型光触媒微粒子21と結着剤22とから形成されている。   The photocatalytic film LC is formed so as to have a film thickness of about 0.3 to 4.0 μm. As shown in FIG. 2, the photocatalyst film LC is formed of visible light photocatalyst fine particles 21 and a binder 22.

可視光型光触媒微粒子21には、窒素置換処理等の可視光化処理が施されている。これにより、可視光型光触媒微粒子21は、主として波長380nm以下の紫外光および主として波長400nm以上の可視光を吸収して、分解活性を示すようになる。なお、可視光型光触媒微粒子21が波長380nm以下の紫外光および波長400nm以上の可視光を吸収するので、光触媒膜LCは、例えば波長360nmの紫外光で20〜50%、波長400nmの可視光で40〜80%、波長450nmの可視光で80〜95%の光透過率を示すようになる。   The visible light photocatalyst fine particles 21 are subjected to visible light treatment such as nitrogen substitution treatment. Thereby, the visible light type photocatalyst fine particles 21 mainly absorb ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less and visible light having a wavelength of 400 nm or more, and exhibit decomposition activity. In addition, since the visible light photocatalyst fine particles 21 absorb ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less and visible light having a wavelength of 400 nm or more, the photocatalytic film LC is, for example, 20 to 50% by ultraviolet light having a wavelength of 360 nm and visible light having a wavelength of 400 nm. 40 to 80%, visible light having a wavelength of 450 nm shows 80 to 95% light transmittance.

可視光型光触媒微粒子21は、平均粒径が5〜20nmとなっている。本実施の形態では、可視光型光触媒微粒子21は、アナターゼ型酸化チタン微粒子21aとアナターゼ型酸化チタン微粒子21aの表面に添着されたPt微粒子21bとから構成されている。   The visible light photocatalyst fine particles 21 have an average particle diameter of 5 to 20 nm. In the present embodiment, the visible light photocatalyst fine particles 21 are composed of anatase-type titanium oxide fine particles 21a and Pt fine particles 21b attached to the surfaces of the anatase-type titanium oxide fine particles 21a.

結着剤22は、溶融し、固化したSiOからなる。結着剤22の可視光型光触媒微粒子21に対する混合比率は、質量比で10%であって、可視光型光触媒微粒子21の各微粒子間ならびに光触媒膜LCと透光性放電容器11の間を相互に結着している。 The binder 22 is made of melted and solidified SiO 2 . The mixing ratio of the binder 22 to the visible light photocatalyst fine particles 21 is 10% by mass, and the particles of the visible light photocatalyst fine particles 21 and between the photocatalyst film LC and the translucent discharge vessel 11 are mutually connected. It is bound to.

本実施の形態では、可視光化処理が施された平均粒径が5〜20nmの可視光型光触媒微粒子21を含み、0.3〜4.0μmの膜厚を有する光触媒膜LCを蛍光ランプ本体Lの表面に形成しているので、紫外光および可視光に対して強い分解活性を得ることができる。   In the present embodiment, the photocatalyst film LC including the visible light type photocatalyst fine particles 21 having an average particle diameter of 5 to 20 nm that has been subjected to the visible light treatment and having a film thickness of 0.3 to 4.0 μm is used as the fluorescent lamp body. Since it is formed on the surface of L, it is possible to obtain a strong decomposition activity against ultraviolet light and visible light.

本実施の形態では、可視光型光触媒微粒子21をアナターゼ型酸化チタン微粒子21aとアナターゼ型酸化チタン微粒子21aの表面に添着されたPt微粒子21bとから構成しているので、より長い時間電子と正孔とを存在させることができ、分解活性を高めることができる。   In the present embodiment, the visible light photocatalyst fine particles 21 are composed of the anatase-type titanium oxide fine particles 21a and the Pt fine particles 21b attached to the surfaces of the anatase-type titanium oxide fine particles 21a. And the degradation activity can be increased.

以下、実施例1について説明する。本実施例では、光触媒膜の膜厚と光触媒膜の光透過率との関係を調べた。測定条件について説明する。本実施例では上記実施の形態で説明した光触媒膜が形成された蛍光ランプを使用した。蛍光ランプは20W型3波長型の蛍光ランプであった。蛍光ランプを点灯させて、波長360nmの紫外光における光触媒膜の光透過率を測定した。   Example 1 will be described below. In this example, the relationship between the film thickness of the photocatalyst film and the light transmittance of the photocatalyst film was examined. The measurement conditions will be described. In this example, the fluorescent lamp formed with the photocatalyst film described in the above embodiment was used. The fluorescent lamp was a 20W type three-wavelength type fluorescent lamp. The fluorescent lamp was turned on, and the light transmittance of the photocatalyst film in ultraviolet light having a wavelength of 360 nm was measured.

測定結果について説明する。図3は本実施例に係る光透過率を測定して得たデータに基づいて作成したグラフである。図3のグラフにおいて、横軸は光触媒膜の膜厚を示しており、縦軸は光触媒膜の光透過率を示している。   The measurement result will be described. FIG. 3 is a graph created based on data obtained by measuring the light transmittance according to this example. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis indicates the film thickness of the photocatalyst film, and the vertical axis indicates the light transmittance of the photocatalyst film.

図3のグラフから分かるように光触媒膜の膜厚が約0.3〜4.0μmの場合に高い光透過率が得られた。また、膜厚が約0.3〜2.0μmの場合により高い透過率が得られ、膜厚が約0.3〜1.0μmの場合にさらに高い透過率が得られた。なお、本実施例では紫外光を使用して光触媒膜の光透過率を測定しているが、可視光を使用した場合であっても同様の結果が得られるものと考えられる。   As can be seen from the graph of FIG. 3, a high light transmittance was obtained when the film thickness of the photocatalyst film was about 0.3 to 4.0 μm. Further, a higher transmittance was obtained when the film thickness was about 0.3 to 2.0 μm, and a higher transmittance was obtained when the film thickness was about 0.3 to 1.0 μm. In this embodiment, the light transmittance of the photocatalyst film is measured using ultraviolet light, but it is considered that the same result can be obtained even when visible light is used.

以下、実施例2について説明する。本実施例では、光触媒膜の膜厚とガス分解活性指数との関係を調べた。実験条件について説明する。図4は本実施例に係る蛍光ランプのガス分解効果を測定するための設備を示す概念図である。図4に示されるようにガス分解効果を測定する設備は、内容積1mのステンレス鋼製の密閉槽31内に、ファン32、ガス源33およびヒータ34が配設され、さらに密閉槽31内の気体を監視するマルチガスモニタ35が設備されている。ファン32は密閉槽21内の気体を循環させるものであり、ガス源33はホルムアルデヒドガスを供給するものである。ヒータ34はガス源33を加熱してホルムアルデヒドガスを発生させるものであり、マルチガスモニタ35は密閉槽31内のホルムアルデヒドガス濃度を測定するものである。 Example 2 will be described below. In this example, the relationship between the film thickness of the photocatalyst film and the gas decomposition activity index was examined. Experimental conditions will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram showing equipment for measuring the gas decomposition effect of the fluorescent lamp according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the facility for measuring the gas decomposition effect includes a fan 32, a gas source 33 and a heater 34 in a stainless steel sealed tank 31 having an internal volume of 1 m 3 . A multi-gas monitor 35 for monitoring the gas is provided. The fan 32 circulates the gas in the sealed tank 21 and the gas source 33 supplies formaldehyde gas. The heater 34 heats the gas source 33 to generate formaldehyde gas, and the multi-gas monitor 35 measures the formaldehyde gas concentration in the sealed tank 31.

密閉槽31内の天井部分に、上記実施の形態で説明した蛍光ランプFLを4本設置し、密閉槽31内にKrを混合したNガスを充満させた状態で、ヒータ34によりガス源33からホルムアルデヒドガス2ppmを発生させ、ファン32で槽内の気体を循環させながら3時間後の減衰傾きを測定した。 The four fluorescent lamps FL described in the above embodiment are installed in the ceiling portion of the sealed tank 31 and the gas source 33 is supplied by the heater 34 in a state where the sealed tank 31 is filled with N 2 gas mixed with Kr. Then, 2 ppm of formaldehyde gas was generated, and the decay slope after 3 hours was measured while circulating the gas in the tank by the fan 32.

測定結果について述べる。図5は本実施例に係るガス分解活性指数を測定して得たデータに基づいて作成したグラフである。図5のグラフにおいて、横軸は光触媒膜の膜厚を示しており、縦軸はガス分解活性指数であってホルムアルデヒドガス2ppmを導入して、3時間後の減衰傾きを相対値で示している。   The measurement results are described. FIG. 5 is a graph created based on the data obtained by measuring the gas decomposition activity index according to this example. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis indicates the film thickness of the photocatalytic film, and the vertical axis indicates the gas decomposition activity index, which indicates the decay slope after 3 hours after introducing 2 ppm of formaldehyde gas as a relative value. .

図5のグラフから分かるように光触媒膜の膜厚が約0.3〜4.0μmの場合に高い光透過率が得られた。ここで、光触媒膜の膜厚が2.0μmを超えると分解活性が低下しているが、これは以下の理由からであると考えられる。即ち、分解反応は光触媒膜の表面付近で起こるため、光触媒膜の表面付近まで紫外光および可視光が到達しなければならない。しかしながら、光触媒膜の膜厚が2.0μmを超えると、光触媒膜の表面に到達する前に紫外光および可視光が光触媒膜に吸収されてしまう。このため、光触媒膜の表面付近に到達する紫外光および可視光が少なくなり、分解活性が低下してしまうものと考えられる。   As can be seen from the graph of FIG. 5, high light transmittance was obtained when the film thickness of the photocatalyst film was about 0.3 to 4.0 μm. Here, when the film thickness of the photocatalyst film exceeds 2.0 μm, the decomposition activity decreases. This is considered to be due to the following reason. That is, since the decomposition reaction occurs near the surface of the photocatalyst film, ultraviolet light and visible light must reach the vicinity of the surface of the photocatalyst film. However, when the film thickness of the photocatalyst film exceeds 2.0 μm, ultraviolet light and visible light are absorbed by the photocatalyst film before reaching the surface of the photocatalyst film. For this reason, it is considered that the ultraviolet light and visible light that reach the vicinity of the surface of the photocatalytic film are reduced, and the decomposition activity is lowered.

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。上記実施の形態では、アナターゼ型酸化チタン微粒子21aの表面にPt微粒子21bを添着しているが、Pt微粒子21bを添着させなくともよい。   The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and the structure, material, arrangement of each member, and the like can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, the Pt fine particles 21b are attached to the surface of the anatase-type titanium oxide fine particles 21a. However, the Pt fine particles 21b need not be attached.

図1は実施の形態に係る蛍光ランプを模式的に示した切欠断面を含んだ正面図である。FIG. 1 is a front view including a cutaway section schematically showing a fluorescent lamp according to an embodiment. 図2は実施の形態に係る光触媒膜の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the photocatalytic film according to the embodiment. 図3は実施例1に係る光透過率を測定して得たデータに基づいて作成したグラフである。FIG. 3 is a graph created based on the data obtained by measuring the light transmittance according to the first embodiment. 図4は実施例2に係る蛍光ランプのガス分解効果を測定するための設備を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating equipment for measuring the gas decomposition effect of the fluorescent lamp according to the second embodiment. 図5は実施例2に係るガス分解活性指数を測定して得たデータに基づいて作成したグラフである。FIG. 5 is a graph created based on data obtained by measuring the gas decomposition activity index according to Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

FL…蛍光ランプ、F…蛍光ランプ本体、FC…光触媒膜、21…可視光型光触媒微粒子、21a…アナターゼ型酸化チタン微粒子、21b…Pt微粒子。   FL: fluorescent lamp, F: fluorescent lamp body, FC: photocatalytic film, 21: visible light type photocatalyst fine particles, 21a: anatase type titanium oxide fine particles, 21b: Pt fine particles.

Claims (4)

基体と;
前記基体上に形成され、可視光化処理が施された平均粒径が5〜20nmの可視光型光触媒微粒子から構成され、0.3〜4.0μmの膜厚を有する光触媒膜と;
を具備することを特徴とする光触媒体。
A substrate;
A photocatalyst film formed of visible light photocatalyst fine particles having an average particle diameter of 5 to 20 nm formed on the substrate and subjected to visible light treatment, and having a film thickness of 0.3 to 4.0 μm;
Comprising a photocatalyst body.
前記可視光型光触媒微粒子は、アナターゼ型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンの少なくとも一方、または前記アナターゼ型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンの少なくとも一方を主成分とし、かつ白金、金、クロム、マンガン、バナジウム、ニッケル、パラジウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化タングステン、及びITOの少なくともいずれかが前記酸化チタンに添着または混合されたものであることを特徴とする請求項1記載の光触媒体。   The visible light photocatalyst fine particles are mainly composed of at least one of anatase-type titanium oxide and brookite-type titanium oxide, or at least one of the anatase-type titanium oxide and brookite-type titanium oxide, and platinum, gold, chromium, manganese, vanadium. Nickel, palladium, vanadium oxide, molybdenum oxide, iron oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, chromium oxide, tungsten oxide, and ITO are attached or mixed with the titanium oxide. The photocatalyst body according to claim 1, wherein 前記光触媒膜は、波長360nmの紫外光透過率が20〜50%であり、波長400nmの可視光透過率が40〜80%であり、波長450nmの可視光透過率が80〜95%であることを特徴とする請求項1または2記載の光触媒体。   The photocatalyst film has an ultraviolet light transmittance of 20 to 50% at a wavelength of 360 nm, a visible light transmittance of a wavelength of 400 nm is 40 to 80%, and a visible light transmittance of a wavelength of 450 nm is 80 to 95%. The photocatalyst body according to claim 1 or 2. 前記基体は、蛍光ランプであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光触媒体。   The photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is a fluorescent lamp.
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