JP4200302B2 - 多孔体へのチタン酸化物固定化法および該固定化法で作製した複合多孔体 - Google Patents
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固定化液は、酸、および塩基性物質を利用でき、多孔体に接触混合すると成分が多孔体内部に拡散して多孔体中に含浸させたチタン化合物を含む物質を不溶化、固体化させ、細孔内から出られないように固定化される。たとえば、ペルオキソチタン化合物は、酸、および塩基性物質でペルオキソチタン水和物の重合物と考えられるゲル状の固体へ凝集、高分子化されることを見出しており、細孔内に含浸したものはそのままフロック状の固体へ変化するために拡散性や流動性を失い、細孔内表面や細孔空間に固定化されるのである。
不純物が少ないチタン化合物を含む物質を用いると、後の加熱工程で容易に結晶性チタン酸化物を生成するために、特に洗浄する必要はないが、通常は塩素、硫酸イオン、アルカリ金属、アンモニアなどの不純物が同時に含浸されているために、チタン酸化物の結晶化を阻害する場合があるため、水洗、イオン交換等の一般的な方法による不純物除去を行なうことが好ましい。チタン化合物は、細孔内部に固定化されているので容易には脱離できないので、あらゆる方法で不純物濃度を低下させることが可能である。不純物は細孔内に固定化されているチタン化合物を含む物質に吸着しているので、加温などの補助的な方法で不純物除去を加速することもできる。
多孔体内部のチタン化合物は、ペルオキソチタン化合物、チタン酸(あるいは水酸化チタン、あるいは酸化チタン水和物)などの物質が固定化さており、加熱によって結晶化させることができる。結晶化させるための加熱方法は、乾燥程度の低温加熱、昇温焼成、水熱加熱、マイクロ波加熱などの手法を用いることができるが、それらの方法に限定されるものではない。
約0.2モル濃度の四塩化チタン水溶液50容量に、過酸化水素水30%濃度液を10部および塩酸溶液(1:1)10容量を添加してペルオキソチタン錯体水溶液を得、このペルオキソチタン錯体水溶液100容量当たりB型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ(有)製;乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)を50容量の割合で投入し、2時間浸漬含浸させた。分離後、約1モル濃度のアンモニア水中にシリカヒドロゲルを投入し、2時間浸漬した。蒸留水で十分に水洗後、乾燥、800℃で焼成して、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む複合多孔体(実施例1)を製造した。
実施例1におけるB型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ(有)製;乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)に代えて、予め800℃にて焼成した同社製のB型シリカゲルを使用した点を除き、外は叙上の実施例1と同様に操作して実施例2の複合多孔体を製造した。
実施例1におけるB型シリカヒドロゲルに代えてアルミナ製多孔体(平均細孔径0.1μm)を使用した点を除き、外は叙上の実施例1と同様に操作し、実施例3の複合多孔体を製造した。
合成直後のペルオキソチタン酸水溶液((株)エコート製、約0.9重量%)中に、ダイヤカセイ製Bシリカヒドロゲル(乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)を投入し、2時間浸漬含浸させた。分離後、約0.1モル濃度の塩酸水中にシリカヒドロゲルを投入し30分浸漬した。蒸留水で十分に水洗後、乾燥、800℃で焼成して、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む、実施例4の複合多孔体を得た。
実施例4におけるペルオキソチタン酸水溶液に代えて、金属チタン0.25gと28%アンモニア水5gおよび30%過酸化水素水20gを混合して金属チタンを溶解し、クエン酸を加えて作製したチタンペルオキソクエン酸アンモニウムを使用した点を除き、外は叙上の実施例4と同様に操作し、実施例5の複合多孔体を製造した。
実施例1のペルオキソチタン錯体水溶液に代えて、塩化白金をチタンに対して0.1モル%の割合で加えた液を用い、実施例1と同様に処理して白金有結晶性チタン酸化物を含む実施例6の複合多孔体を得た。
実施例1のペルオキソチタン錯体水溶液に、塩化鉄をチタンに対して0.1モル%の割合で加えた液を用い、実施例1と同様に処理して鉄有結晶性チタン酸化物を含む実施例7の複合多孔体を得た。
実施例1のペルオキソチタン錯体水溶液に、塩化銅をチタンに対して0.1モル%の割合で加えた液を用い、実施例1と同様の処理して銅含有結晶性チタン酸化物を含む実施例8の複合多孔体を得た。
実施例1のペルオキソチタン錯体水溶液に、塩化金をチタンに対して0.1モル%の割合で加えた液を用い、実施例1と同様の処理して金含有結晶性チタン酸化物を含む実施例9の複合多孔体を得た。
0.3モル濃度の四塩化チタン50mlに30%過酸化水素水5mlを加え、アンモニア水にてpHを7に調整してなるペルオキソチタン水和物溶液に対して、30mlのシリカ多孔体(平均細孔径0.1μm、サイズ約2mm直径)を投入し、5時間浸漬含浸放置させた。黄色い不溶物が析出した後、分離し、蒸留水で十分に水洗後、乾燥、800℃で焼成して、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む参考例1の複合多孔体を得た。
ペルオキソ改質アナターゼゾル((株)エコート製、約0.9重量%)50mlあたりアルミナ多孔体(平均細孔径0.5μm、サイズ約3mm直径)を30mlの割合で投入して2時間浸漬含浸させた後、分離したアルミナ多孔体を約0.1モル濃度の塩酸中に投入し30分間浸漬した。蒸留水で十分に水洗、乾燥することで、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む実施例10の複合多孔体を得た。
ペルオキソチタン酸水溶液((株)エコート製、約0.9重量%)とペルオキソ改質アナターゼゾル((株)エコート製、約0.9重量%)を体積比3:7の割合で混合した混合液50ml当たりB型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ製:乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)を30mlの割合で投入し、2時間浸漬含浸した。分離後、約0.1モル濃度の塩酸水溶液中に投入し、30分間浸漬した。ついで、蒸留水で充分に水洗、乾燥することで、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む、実施例11の複合多孔体を得た。
0.2モル濃度四塩化チタン50ml当たり、B型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ製:乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)を30mlの割合で投入し、2時間浸漬含浸させた。分離後、約1モル濃度アンモニア水中に投入し、1時間浸漬した。蒸留水で十分に水洗後、乾燥、800℃で焼成して、結晶性チタン酸化物を含む、参考例2の複合多孔体を得た。
実施例12において、アンモニア水中に投入する前に、10%過酸化水素水中に2時間浸漬した点を除き、外は実施例12と同様に処理することで、結晶性チタン酸化物を含む、実施例12の複合多孔体を得た。
参考例2において、アンモニア水中に投入した後に、10%過酸化水素水中に2時間浸漬した点を除き、外は実施例11と同様に処理することで、結晶性チタン酸化物を含む、実施例13の複合多孔体を得た。
ペルオキソチタン酸水溶液((株)エコート製、約0.9重量%〕とエタノールを体積 比:1の割合で混合した混合液100ml当たり、予め800℃にて焼成したB型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ製)を50mlの割合で投入し、2時間浸漬含浸させた。ついで、分離、乾燥した後、800℃にて焼成することで、結晶性チタン酸化物であるアナターゼを含む、参考例3の複合多孔体を得た。
市販の光触媒ゾルAT01分散液(光触媒研究所製)の中に、B型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ製;乾燥時の平均細孔径約6nm、含水率30〜80%)およびB乾燥シリカゲル(ダイヤカセイ製)を投入し、2時間浸漬した。蒸留水で十分に水洗し、乾燥した後、800℃で焼成した。なお、結晶性チタン酸化物の生成は確認できなかった。
0.2モル濃度の四塩化チタン50mlあたり、B型シリカヒドロゲル(ダイヤカセイ製;乾燥時の平均細孔径約6nmn、含水率30〜80%)30mlの割合で投入し、2時間浸漬含浸した。分離後蒸留水にて十分に水洗、乾燥した後、800℃で焼成した。なお、結晶性チタン酸化物の生成は確認できなかった。
Claims (8)
- 多孔体の細孔内に含浸させたペルオキソチタン化合物含む液体に対して、固定化液を接触させ、洗浄する工程を有することを特徴とするチタン酸化物固定化法。
- 多孔体の細孔内に含浸させたチタン化合物を含む液体を過酸化物質にて処理したその後に、固定化液を接触させ、洗浄する工程を有することを特徴とするチタン酸化物固定化法。
- 前記多孔体へのチタン酸化物固定化法において、
前記固定化液を接触させ洗浄する工程の後に、加熱処理する工程をさらに有することを特徴とする請求項1又は2記載のチタン酸化物固定化法。 - 多孔体の細孔内に含浸させたチタン化合物を含む液体に対して、固定化液を接触させたその後に、過酸化物質にて処理し、洗浄する工程を有することを特徴とするチタン酸化物固定化法。
- 前記チタン酸化物固定化法において、
前記過酸化物質にて処理し、洗浄する工程の後に、加熱処理する工程をさらに有することを特徴とする請求項4記載のチタン酸化物固定化法。 - 前記チタン酸化物固定化法にて製造された複合多孔体の外表面に対して光触媒性物質を被覆する工程をさらに有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のチタン酸化物固定化法。
- 前記チタン酸化物固定化法において、
前記の固定化液が、酸および塩基性物質のいずれか1種又は2種類以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のチタン酸化物固定化法。 - 前記チタン酸化物固定化法において、
前記ペルオキソチタン化合物あるいはチタン化合物に、白金、鉄、銅、および金から選ばれる元素を有する化合物の1種または2種以上の化合物が含まれていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のチタン酸化物固定化法。
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