專(zhuān)利名稱(chēng)：光催化劑纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在纖維中所形成的中孔(mesopore，微孔)中擔(dān)載有鉬顆粒的高活性光催化劑纖維及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注的提高，要求對(duì)大氣中和水中有害物質(zhì)進(jìn)行處理。在這樣的狀況下，已將注意力集中在利用光催化劑所具有的強(qiáng)氧化力來(lái)進(jìn)行有害物質(zhì)的分解。光催化劑的氧化分解機(jī)制如下由激發(fā)光生成的空穴對(duì)OH基進(jìn)行氧化，產(chǎn)生OH自由基，所產(chǎn)生的OH自由基將有機(jī)物、細(xì)菌、真菌、病毒以及藻類(lèi)等有機(jī)性雜質(zhì)氧化分解。在各種活性種中，OH自由基具有最強(qiáng)的氧化力，因而與以往使用的殺菌燈所產(chǎn)生的光、臭氧以及氯等活性種不同，其對(duì)有機(jī)物進(jìn)行完全分解，并且對(duì)于迄今為止尚無(wú)對(duì)策的難分解性物質(zhì)也可進(jìn)行分解。 作為光催化劑，主要使用粉末狀氧化鈦(酸化チタン)等光催化劑。但是，這些粉末狀光催化劑具有難以處理的問(wèn)題。例如，在水的浄化中，將光催化劑粉末加入到水中，對(duì)有機(jī)性雜質(zhì)進(jìn)行分解，之后需要從水中分離出光催化劑粉末。盡管也可將光催化劑粉末涂布·擔(dān)載至基材，但具有脫落的光催化劑粉末會(huì)混入到水中這樣的問(wèn)題。另ー方面，作為光催化劑，已知有光催化劑纖維(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。若使用纖維狀的光催化劑，則能夠解決上述問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :W0/JP2008/05368
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題然而，要求使用更高活性的光催化劑纖維來(lái)有效地分解有害物質(zhì)。因此，本發(fā)明的目的在于提供高活性的光催化劑纖維及其制造方法。解決課題的手段為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使ニ氧化硅基復(fù)合氧化物纖維與含有犧牲劑和鉬的含鉬溶液接觸并同時(shí)進(jìn)行光的照射，可以制造出高活性的光催化劑纖維。即，本發(fā)明涉及光催化劑纖維的制造方法，該制造方法的特征在于，其具備下述エ序；得到紡絲原液的第Iエ序，該紡絲原液為改性聚碳硅烷、或?yàn)樯鲜龈男跃厶脊柰榕c有機(jī)金屬化合物的混合物，所述改性據(jù)碳硅烷具有利用有機(jī)金屬化合物對(duì)聚碳硅烷進(jìn)行修飾而成的結(jié)構(gòu)，所述聚碳硅烷具有主要以化學(xué)式I所表示的主鏈骨架并且其數(shù)均分子量為200 10，000 ;由上述紡絲原液得到紡絲纖維的第2エ序；通過(guò)在氧化氣氛中對(duì)上述紡絲纖維進(jìn)行加熱處理來(lái)得到不熔化纖維(不融化繊維)的第3エ序；通過(guò)在氧化氣氛中對(duì)上述不熔化纖維進(jìn)行燒制來(lái)得到ニ氧化硅基復(fù)合氧化物纖維的第4エ序；通過(guò)對(duì)上述ニ氧化硅基復(fù)合氧化物纖維的表面?zhèn)仁┮蕴幚韥?lái)除去表面附近的ニ氧化硅并形成中孔(メソポァ)的第5エ序；以及使上述ニ氧化硅基復(fù)合氧化物纖維與含有犧牲劑和鉬的含鉬溶液接觸并同時(shí)進(jìn)行光的照射的第6エ序。[化學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種光催化劑纖維的制造方法，該制造方法的特征在于，其具備下述工序 第I工序，在該工序中，得到紡絲原液，該紡絲原液為改性聚碳硅烷或?yàn)樗龈男跃厶脊柰榕c有機(jī)金屬化合物的混合物，所述改性聚碳硅烷具有利用有機(jī)金屬化合物對(duì)聚碳硅烷進(jìn)行修飾而成的結(jié)構(gòu)，所述聚碳硅烷具有主要以化學(xué)式I所表示的主鏈骨架并且其數(shù)均分子量為200 10，000 ； 第2工序，在該工序中，由所述紡絲原液得到紡絲纖維； 第3工序，在該工序中，通過(guò)在氧化氣氛中對(duì)所述紡絲纖維進(jìn)行加熱處理，得到不熔化纖維； 第4工序，在該工序中，通過(guò)在氧化氣氛中對(duì)所述不熔化纖維進(jìn)行燒制，得到二氧化硅基復(fù)合氧化物纖維； 第5工序，在該工序中，通過(guò)對(duì)所述二氧化硅基復(fù)合氧化物纖維的表面?zhèn)仁┮蕴幚韥?lái)除去表面附近的二氧化硅并形成中孔；以及 第6工序，在該工序中，使所述二氧化硅基復(fù)合氧化物纖維與含有犧牲劑和鉬的含鉬溶液接觸，同時(shí)進(jìn)行光的照射； [化學(xué)式I]
2.如權(quán)利要求I所述的光催化劑纖維的制造方法，其特征在于，所述犧牲劑為甲醇或乙醇。
3.如權(quán)利要求I或2所述的光催化劑纖維的制造方法，其特征在于，所述含鉬溶液中所述鉬的濃度為I. Oppm 10. Oppm0
4.如權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的光催化劑纖維的制造方法，其特征在于，所述含鉬溶液中所述犧牲劑的濃度為O. I重量％ 50. O重量％。
5.如權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的光催化劑纖維的制造方法，其特征在于，所述光的強(qiáng)度為 2. 5mff/cm2 7. OmW/cm2。
6.一種光催化劑纖維，其為含有第I相與第2相的復(fù)合氧化物相的二氧化硅基復(fù)合氧化物纖維，所述第I相是以二氧化硅成分為主體的氧化物相，所述第2相是二氧化硅以外的含有金屬的金屬氧化物相；該光催化劑纖維的特征在于 構(gòu)成作為第2相的所述金屬氧化物相的金屬氧化物的至少I(mǎi)種以上金屬元素的存在比例朝向纖維表面呈梯度性增加；構(gòu)成作為第2相的所述金屬氧化物相的金屬形成為顆粒狀，在該顆粒間形成有從纖維表面朝向纖維內(nèi)部的平均微孔徑為2nm 30nm的中孔，所述中孔中擔(dān)載有平均粒徑為O. 5nm IOnm的鉬(Pt)顆粒。
7.如權(quán)利要求6所述的光催化劑纖維，其特征在于，擔(dān)載在所述中孔中的所述鉬顆粒的數(shù)目在每單位表面積的所述中孔中為6X IO13個(gè)/m2以上。
全文摘要
本發(fā)明提供高活性的光催化劑纖維及其制造方法。本發(fā)明的光催化劑纖維是含有以二氧化硅成分為主體的氧化物相(第1相)與二氧化硅以外的含有金屬的金屬氧化物相(第2相)的復(fù)合氧化物相的二氧化硅基復(fù)合氧化物纖維，該光催化劑纖維的特征在于，構(gòu)成上述金屬氧化物相(第2相)的金屬氧化物的至少1種以上金屬元素的存在比例朝向纖維表面呈梯度性增加；構(gòu)成上述金屬氧化物相(第2相)的金屬形成為顆粒狀，在該顆粒間形成有從纖維表面朝向纖維內(nèi)部的平均微孔徑為2nm～30nm的中孔，上述中孔中擔(dān)載有平均粒徑為0.5nm～10nm的鉑(Pt)顆粒。
文檔編號(hào)B01J35/02GK102821851SQ20118001665
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者陶山宏一郎, 山岡裕幸, 原田義勝, 藤井輝昭, 大谷慎一郎, 須原貞義 申請(qǐng)人:宇部興產(chǎn)股份有限公司