[发明专利]氧化钛及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为光催化剂之一的、尤其是光催化活性较大的新型锐钛矿型氧化钛及其制造方法，其作为有害物质的除去、恶臭物质的除臭分解、防污、灭菌等的环境净化材料有用

背景技术

光催化剂是具有下述功能的物质，即，通过在紫外线照射到表面时产生的自由基物质(羟基自由基、超氧阴离子)，来吸附、氧化分解有害物质(醛类等)、除臭分解恶臭物质(受恶臭防治法所控制的物质)、防污、灭菌等。近年来，通过涂布该光催化剂而谋求开展这些功能的利用。多种金属氧化物均能够用作光催化剂，但在这些物质中，多使用活性通常较高的氧化钛作为光催化剂。氧化钛存在锐钛矿型、金红石型、板钛矿型这3种晶体和非晶体(无定形)，其中，锐钛矿型的氧化钛在功能性和安全性这两个方面是优异的。

作为获得锐钛矿型氧化钛粉末的方法，通常有气相法和液相法。作为由气相法制备的具代表性的锐钛矿型氧化钛，有DegussaP-25(日本アエロジル株式会社制)，通过在氧气气氛下以1000℃左右的高温水解氯化钛，并使水解物缩合，从而制造比表面积为40m²/g(BET法)的氧化钛粉末。另外，公开了一种利用CVD(化学气相蒸镀)法在炉内温度600℃至800℃的范围内调制氧化钛的方法(参照非专利文献1)。

在由液相法获得锐钛矿型氧化钛的方法中，相关技术文献中公开了溶胶-凝胶法、HyCOM法(Hydrothermal Crystalizationin Organic Media，有机介质中的水热结晶)、和硫酸法。

溶胶-凝胶法中的氧化钛需要在常压下通过水解由钛醇盐获得氢氧化钛的工序；和通过加热使氢氧化钛缩聚而形成氧化钛的焙烧工序这两个工序(参照非专利文献2)。

HyCOM法已知为如下方法：作为醇盐水解中所需的水分，将压力(10kg/cm²G)以上的气体中的水分或蒸汽状的水分供给到溶解有钛醇盐的溶剂中，从而获得氧化钛(参照非专利文献3)。

另外，硫酸法公开了通过对硫酸钛进行加热、水解、焙烧，而得到氧化钛(参照专利文献1)。

还公开了一种将二氧化钛溶胶、二氧化钛凝胶或二氧化钛溶胶-凝胶混合物在密闭容器内进行加热处理的方法(参照专利文献2)。

此外，还公开了有关使用脉冲等离子体法而生成一氧化钛的方法(参照非专利文献4)。

非专利文献1：化学工学论文集第16卷第3号第584页～第587页，1990年5月发行

非专利文献2：“ゾルゲル法の科学(溶胶凝胶法的科学)，第8页～第15页，1988年7月发行，アグネ承風社”

非专利文献3：J.Mater.Sci.Lett.，15，197(1996)

非专利文献4：J.of.Nanoscience and Nanotechnology Vol 73157-3159，2007

专利文献1：日本特开平7-171408号公报

专利文献2：日本特开平11-335121号公报

发明内容

发明要解决的问题

在由气相法获得锐钛矿型氧化钛粉末的情况下，使用上述任意一种方法调制锐钛矿型氧化钛时，都需要使反应氛围为高温(在气相法中通常为800℃以上)，存在下述缺点：需要高热源装置；从操作性、安全性的观点出发，实施较为困难；为了使用反应性强的氯化钛作为原料，需要特殊装置等。另外，在CVD法中，原料上的问题完全相同，而且还存在产物中具有卤素等杂质等问题。

在通过溶胶-凝胶法获得锐钛矿型的氧化钛的情况下，需要焙烧工序，用于焙烧的加热温度需要在300℃至700℃的范围内。在加热处理不到300℃的情况下，所得到的氧化钛为无定形的状态，另一方面，若以超过700℃的温度进行加热处理，则锐钛矿型的氧化钛发生结晶转变，变成光催化功能低的金红石型。此外，加热温度为300℃以上时，有时也由于所焙烧的颗粒的大小、使用的加热仪器的结构、加热方法，而会形成锐钛矿型和金红石型氧化钛的混合物。

由HyCOM法得到的氧化钛即便在超过900℃的焙烧后也是锐钛矿型，具有高耐热性这种特征，但在原料中的水分管理方面必须特别注意，而且存在为了产生高压蒸汽等而需要特殊的反应装置的缺点。