[发明专利]显示光催化活性的涂布剂的制造方法和由此制得的涂布剂

说明书

技术领域

本发明涉及显示光催化活性的涂布剂的制造方法，具体而言，涉及使用四氯化钛(TiCl₄)制得氧化钛(TiO₂)颗粒或其前体分散在水性介质中而形成的涂布剂(或分散液)的方法。另外，本发明还涉及由该制造方法制得的涂布剂。

背景技术

氧化钛作为白色颜料等被广泛利用，近年来，尤其是作为光催化剂的用途正逐步扩大。通常，氧化钛呈颗粒或粉末的形态，为了进一步提高光催化活性，需求进一步增大比表面积，因而需求进一步减小粒径。

迄今为止，在工业上实用的工序中，使用硫酸法或氯气法制造氧化钛。另外，还已知下述方法，使氢氧化钛(或水合氧化钛)从钛盐水溶液中沉淀，在高温(例如常压下800～1000℃)下对沉淀物进行烧制，由此制得氧化钛。由于使用这些方法制得的氧化钛是比较粗大的结晶，所以实际上难以通过对其进行粉碎而得到纳米尺寸的颗粒(以下，也称为粉碎法)。

专利文献1：日本专利特开2004-131366号公报

专利文献2：日本专利特开2005-272244号公报

专利文献3：日本专利特开2002-308712号公报

发明内容

然而，上述的粉碎法是将氧化钛暂且制得比较粗大的结晶、然后将其粉碎至纳米尺寸的费时费力的方法。并且，使用粉碎法得到的纳米颗粒的尺寸具有限度，其粒径分布也广。此外，由此制得的纳米颗粒缺乏对于对象物质(用于使颗粒固定的物质或基材，例如纤维制品等)的附着性，由于洗净操作(液体洗净，例如清洗)等容易被分离除去，所以需要使用粘合剂使其附着于对象物质。

现在，有关用于提高光催化活性而使氧化钛颗粒纳米尺寸化的技术的研究、开发正在深入地进行(例如参照专利文献1和2)。然而，任一种方法都是操作复杂、生产成本高、未必能够充分满足实用化的方法。另外，对于能够不使用粘合剂而使光催化剂附着在对象物质上的涂布剂的需求也逐步提高。

本发明的目的在于提供一种能够以更简单的操作且廉价地制造显示高的光催化活性的涂布剂的制造方法。

在现有技术中，提出了下述技术方案：使四氯化钛与水或醇或者它们的混合溶液反应，然后再与磷酸反应，制得磷酸钛化合物的分散液(参照专利文献3)。本发明的发明人对该技术进行追加试验、验证，反复进行深入研究，从而完成了本发明。

本发明的一个要点在于提供一种显示光催化活性的涂布剂的制造方法，相对于100体积份含有约0.01～50体积％的醇的醇水溶液，添加约20体积份以下的四氯化钛(0～约20体积份，但不包括0，下同)，制得氧化钛或其前体以纳米颗粒的形态分散在醇水溶液中而形成的涂布剂(或分散液)。

其中，在本发明中，“氧化钛”实际上意指二氧化钛(TiO₂)，纳米颗粒的“前体”意指将涂布剂用于对象物质后仅通过干燥而成为氧化钛的物质。另外，所谓“纳米颗粒”意指平均粒径小于1μm的颗粒状物质，“平均粒径”是使用NANOTRAC粒度分布测定装置UPA-EX150(日机装株式会社制造)、采用动态光散射法测定的50％径(或称为累积中位直径或median diameter)。此外，在本发明中，“体积％”和“体积份”意指标准状态(25℃、0.1MPa)下的体积的比例和量。

在现有的粉碎法和专利文献1及专利文献2中记载的方法中，暂时以沉淀物的形态得到钛化合物，然后得到氧化钛的纳米颗粒。另外，在专利文献3中记载的方法中，在使四氯化钛与水或碳原子数为1～4的醇或者它们的混合溶液反应后，必须进一步使其与磷酸反应而制得称为磷酸钛系化合物的物质。与此相对，本发明的发明人独立发现：仅通过向醇水溶液中添加四氯化钛，就能够制得氧化钛或其前体的纳米颗粒的分散液。并且，本发明的发明人还发现：是否能够得到氧化钛的纳米颗粒，取决于使用的醇水溶液的醇含量以及向其中添加的四氯化钛的量，从而完成上述本发明。

根据本发明的上述制造方法，仅通过在规定的条件下向醇水溶液中添加四氯化钛，就能够制得氧化钛或其前体的纳米颗粒的分散液。该操作简单且不需要复杂的操作和装置，所以廉价。另外，根据本发明的制造方法，由于适当地选择使用的醇水溶液的醇含量和四氯化钛的添加量，所以在制得的涂布剂含有氧化钛的纳米颗粒或氧化钛的前体的纳米颗粒的情况下，仅通过使其干燥就能够形成氧化钛的纳米颗粒。由涂布剂得到的氧化钛的纳米颗粒为锐钛型，具有极高的光催化活性。此外，该氧化钛的纳米颗粒，其自身显示高的附着性(也称为自吸附性)。