[发明专利]低价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、薄膜电极、抗静电剂等的导电性材料使用的低价氧化钛及其制造方法，所述光催化剂作为除去有害物质、除臭分解恶臭物质、防污、灭菌等的环境净化材料是有用的。

背景技术

氧化钛长期被用作遮盖力、耐候性优异的白色颜料，而近年来其作为光催化剂的功能受到关注。光催化剂是如下物质：通过在紫外线照射于表面上时产生的自由基物质(羟基自由基、超氧阴离子)而具有吸附、氧化分解有害物质(醛类等)、除臭分解恶臭物质(恶臭防止法中规定的物质)、防污、灭菌等功能。近年来，正在通过涂布该光催化剂来谋求开展这些功能的利用。许多金属氧化物可作为光催化剂利用，在它们当中，多利用活性高的锐钛矿型氧化钛。

另一方面，对以Ti₂O₃等为代表的低价氧化钛(TiOx；0＜x＜2)进行了下述研究：作为可替代被怀疑有致癌性的炭黑的无机黑色颜料(参照专利文献1)的研究；作为利用了导电性的、涂料、塑料、纤维、纸等的抗静电剂(参照非专利文献1)的研究；作为氧吸收剂(参照专利文献2)的研究；作为二次电池电极材料(参照专利文献3)的研究；此外，作为能够将前述光催化功能扩展至可见光区域的材料(参照专利文献4)的研究。

为了表现上述各特性，存在分别适合于各用途的氧化值的范围，作为黑色颜料，例如为0.2＜x＜1.95的范围，导电性在x＝1.75附近达到最大(参照非专利文献2)，作为氧吸收剂，提出了使用1.5＜x＜1.9的组成物的方案，作为二次电池电极材料，提出了使用x＝1、1.67、1.85＜x＜2的组成物的方案，作为可见光响应光催化剂，提出了使用1.5＜x＜1.95的组成物的方案。

作为低价氧化钛的制造方法，已知有在氮气气氛下煅烧金属钛和二氧化钛的方法、或者以二氧化钛为起始原料在非氧化性或在还原性的气氛下进行煅烧的方法等。此外，还公开了有关使用脉冲等离子体法来生成一氧化钛的方法(参照非专利文献3)。此外，作为低价氧化钛的制造方法，已知有在氢气气氛下以超过1000℃的温度还原二氧化钛的方法(非专利文献4～6)。

在利用还原二氧化钛的低价氧化钛的制造中，虽然能够通过反应时间的设定等而在一定程度上控制氧化值，但是使还原处理进行至颗粒内部需要时间，而且会由于高温处理而产生烧结体，难以得到纳米级的微粒。进而，存在于高热下进行利用氢气等爆炸性物质的还原等问题。

已有从钛的高熔点和高强度的观点出发而将钛用于放电加工电极的例子，但使用的是在放电加工中不容易发生氧化物生成等的实施条件。从这样的技术背景出发，迄今基本未在使用含钛电极在水中进行放电这样的生成金属氧化物的条件下放置电极。实际上，虽然如非专利文献3那样，已有关于通过脉冲等离子体法由金属钛得到一氧化钛微粒的方法的报告，但没有关于对所生成的氧化钛的氧化值控制的记载。

对于光催化剂、导电性材料这样的用途，在氧化值控制的基础上，晶体形态的控制、粒径分布的控制也对性能表现有很大影响。就前述现有的低价氧化钛制造方法而言，难以以可进行工业生产的规模简便且稳定地制造纳米级、具有均匀的粒径分布、并且为任意组成的低价氧化钛，一直寻求改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-150240号公报

专利文献2：日本特开2004-137087号公报

专利文献3：日本特开2009-43679号公报

专利文献4：国际公开WO2000/010706号公报

非专利文献

非专利文献1：《氧化钛》第272页～第273页、1991年6月发行、技报堂出版

非专利文献2：Physical Review，187，828-833(1969)

非专利文献3：J.of.Nanoscience and Nanotechnology Vol 73157-3159，2007

非专利文献4：ISIJ International，Vol.48(2008)，No.6，pp.729-738

非专利文献5：J.Electrochem.Soc.，155(4)，B321-B326(2008)

非专利文献6：Electrochem.Communi.，7(2005)，183-188

发明内容

发明要解决的问题