專利名稱：光催化劑薄膜及具備該薄膜的物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在涂膜中分散了具有光催化劑功能的粒子的光催化劑薄膜及具備該薄膜的物品，特別涉及在耐熱性較差的有機(jī)高分子材料上，尤其是在常用的熱塑性塑料制品表面形成了薄層狀氧化物光催化劑薄膜的物品。另外，還涉及在不能獲得紫外燈和室外太陽光等較強(qiáng)紫外光線、且適用于室內(nèi)的物品的全部或部分表面具備氧化物光催化劑薄膜的物品。
例如涉及空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)、暖氣機(jī)、加濕器、除濕機(jī)、空氣調(diào)節(jié)器、加熱烹飪裝置、電磁灶、電吹風(fēng)、除臭機(jī)、暖爐等利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)，使空氣流通的裝置。
還涉及利用周圍生活環(huán)境中的光，通過光催化劑作用使附著在上述電器制品表面、且在空氣中浮游的各種污染成分和微生物分解而獲得防污、除臭、抗菌、防霉、改善潤(rùn)濕性能等表面特性的技術(shù)及其物品。
背景技術(shù)：
近年，倍受人們矚目的是利用具備TiO2光催化劑的有機(jī)物的分解作用，來達(dá)到防污、除臭、抗菌效果的材料。如《(新陶瓷)》(《ニュ-セラミックス》)(1996)No.2，55記載的利用半導(dǎo)體光催化劑的氧化還原反應(yīng)，在陶瓷片上形成了TiO2薄膜的材料。
另外，還有分別利用濺射這樣的物理成膜法和溶膠-凝膠法等涂布法這樣的化學(xué)成膜法在基板上形成的氧化物薄膜。前者能夠使用真空裝置等，在較低溫度下成膜。后者能夠利用旋轉(zhuǎn)涂布器、噴霧器等簡(jiǎn)單裝置在基板上進(jìn)行涂布，一般在數(shù)百度的溫度下進(jìn)行處理就能夠獲得薄膜。作為抗菌除臭用材料的TiO2如果是銳鈦礦型結(jié)晶則有效，有報(bào)道認(rèn)為結(jié)晶化有助于功能的顯現(xiàn)(Patent No.(PTC)WO94/11092，(PTC)WO95/15816)。另外，還有報(bào)道認(rèn)為在TiO2中添加V、Fe等，能夠提高其性能功效(W.Chio，A.Termin，M.R.Hoffmann，J.Phys.Chem.，98，13669-13679(1994))。
通過以下所示的使用上述材料和方法，使氧化物光催化劑薄膜應(yīng)用于各種裝置的實(shí)例，可以充分了解本發(fā)明。
空氣凈化器就是以除去室內(nèi)空氣中的塵埃和惡臭物為目的的裝置，如日本專利公開公報(bào)平8-266841號(hào)、日本專利公開公報(bào)平8-166605號(hào)和日本專利公開公報(bào)平8-309148號(hào)記載的在內(nèi)部包藏載有以TiO2為主成分的光催化劑的過濾器，在其中設(shè)置采用紫外燈等裝置照射短波長(zhǎng)光的技術(shù)。
另外，作為電風(fēng)扇的應(yīng)用例，如日本專利公開公報(bào)平7-303819號(hào)記載的，在金屬部件表面于600℃左右燒制以TiO2為主成分的光催化劑薄膜的技術(shù)。
日本專利公開公報(bào)平9-38189號(hào)記載的風(fēng)扇的應(yīng)用例中公知的是附設(shè)發(fā)光二極管照射紫外光線的結(jié)構(gòu)。
作為適用于換氣扇的例子，公知的是日本專利公開公報(bào)平5-157305號(hào)記載的并用紫外燈的構(gòu)造。
作為設(shè)置在吸塵器和廚房垃圾處理機(jī)的通氣路徑中的除臭過濾器的應(yīng)用例，如日本專利公開公報(bào)平7-108175號(hào)提出的將以TiO2為主成分的光催化劑做成粉末狀，用塑料纖維片包裹，然后進(jìn)行熱封的技術(shù)。
發(fā)明的揭示利用以往技術(shù)，在耐熱性較差的基材，例如塑料制品上形成氧化物薄膜時(shí)存在缺陷。利用溶膠-凝膠法成膜時(shí)，記載于上述文獻(xiàn)的作為抗菌、防臭材料的抗菌片，為了使氧化鈦結(jié)晶化，有必要進(jìn)行數(shù)百℃，至少300℃以上的熱處理，因此，在塑料類尤其是廣泛應(yīng)用的熱塑性塑料這樣的耐熱性較差的基材上成膜是很困難的。
此外，在室內(nèi)這樣光強(qiáng)度較弱的環(huán)境中，TiO2本身的有機(jī)物分解等的分解速度不夠快，還存在必須特別配設(shè)其他光源的問題。
前述作為本發(fā)明使用對(duì)象的裝置大多為一般家庭和辦公室等室內(nèi)所用的家用電器，這些產(chǎn)品主要由有機(jī)高分子材料(塑料)構(gòu)成。較多使用玻璃部件的電視機(jī)和電腦顯示屏作為例外，一般家用電器的部件材料以重量比計(jì)，約40～50％為塑料，其余幾乎都由金屬構(gòu)成。以容積比計(jì)，塑料占近90％。由于塑料較輕、有較高可塑性、且價(jià)格便宜，所以被廣泛使用。尤其是熱塑性塑料，由于其成形操作時(shí)的產(chǎn)量高，所以被大量使用。
作為最廣泛范圍內(nèi)使用的構(gòu)造材料的普通塑料，包括聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、聚苯乙烯(PS)、尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)、氯乙烯(PVC)、甲基丙烯酸(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，但上述任何材料在溫度高于300℃的環(huán)境中都會(huì)發(fā)生變形。
例如，ASTM、D-648(18.6kg/cm2)的熱變形溫度在250℃附近，另外還有作為特殊高耐熱性樹脂的在其中熔入玻璃纖維等的聚對(duì)苯硫、聚二苯醚、聚醚亞胺等，但由于它們的價(jià)格非常高，所以難以大量使用。
一般，耐熱性越好的材料，其價(jià)格也越高，特別是大量被用作外殼部件的PE、PS、ABS、PP、PVC，它們平均占全部塑料部件的75％以上。其中，即使耐熱性最好的ABS的前述ASTM熱變形溫度也在120℃以下，到300℃溫度將完全熔化為液狀，并進(jìn)行氧化分解。
另外，即使以在金屬等無機(jī)材料表面涂布了涂料的面為對(duì)象時(shí)，耐熱程度超過300℃的材料也是有限的。一般作為涂料使用的是熱固性樹脂，其中具有代表性的例子為聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等，一般能夠在150℃的溫度下進(jìn)行烘烤。這些涂料如果暴露在溫度超過300℃的環(huán)境中，大多會(huì)出現(xiàn)失去光澤，發(fā)生剝落等問題。
如上述實(shí)例所述，利用以往的技術(shù)，通過溶膠-凝膠法在常用材料表面成膜時(shí)，在耐熱性方面存在很大問題。
另一方面，在溫度不超過300℃的范圍內(nèi)成膜的方法包括濺射(噴鍍)法、CVD、真空蒸鍍法等物理方法，由于需要真空裝置等較大裝置，所以生產(chǎn)成本較高。另外，由于成膜是在高度真空狀態(tài)下進(jìn)行的，所以氧化物光催化劑的組成比變化較大，這樣光催化劑性能就會(huì)變差。而且，成膜時(shí)如果以有機(jī)材料為基板，則會(huì)對(duì)經(jīng)過濺射處理的基板造成損傷，導(dǎo)致基板變形等。此外，采用溶膠-凝膠法這樣的涂布法等化學(xué)方法時(shí)，如果使用的是使氧化物微粒分散的二氧化硅溶膠，則在無耐熱性的基板上成膜時(shí)，由于熱處理溫度較低，所以不能夠進(jìn)行充分的燒結(jié)，所形成的氧化物膜的強(qiáng)度和耐水性不理想。
從上述理由可看出，利用以往技術(shù)，如果不對(duì)用于一般電器制品的有機(jī)高分子材料表面產(chǎn)生變形或劣化等不良影響，事實(shí)上是很難形成以TiO2為主成分的光催化劑薄膜的。
本發(fā)明的目的是提供能夠在耐熱性較差的材料，例如塑料或涂料表面形成高活性光催化劑薄膜，以及形成了上述薄膜并具備抗菌、防污、除臭效果的物品。
另一方面，還對(duì)前述光催化劑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)明中沒有提及的提高以TiO2等為主成分的光催化劑的有機(jī)物本身的分解效果作了研究。
即，以往在改善含有TiO2膜的光活性度時(shí)沒有對(duì)材料的配合使用作研究。所以，例如以除臭為目的的以往公知的方法，如日本專利公開公報(bào)平8-309148號(hào)、日本專利公開公報(bào)平8-266605號(hào)或以分解香煙的焦油污染為目的的方法，如日本專利公開公報(bào)平9-38189號(hào)，以分解烹飪時(shí)油等形成的污染的應(yīng)用例，如日本專利公開公報(bào)平5-157305號(hào)等中，因?yàn)槿魏我粋€(gè)的光催化劑本身的活性度都不夠充分，所以，需要附設(shè)照射紫外線的裝置和加熱裝置等來提高分解反應(yīng)的效果。
導(dǎo)致上述情況的最大原因是光強(qiáng)度較小時(shí)TiO2本身的有機(jī)物分解速度不夠快，由于沒有對(duì)提高分解速度作研究，所以一般用并用紫外燈的方法來增加光強(qiáng)度。紫外燈可使用高壓水銀燈或金屬鹵化物燈等，但還需要電源裝置和冷卻裝置等，這樣整個(gè)產(chǎn)品的重量和價(jià)格均有所提高。另外，燈的壽命一般為2000小時(shí)左右，需要定期更換，這也給實(shí)際使用帶來問題。
以往技術(shù)中，公知的是在TiO2中添加Fe、V以提高分解效率，但使其高性能化需要進(jìn)行數(shù)百℃的高溫處理，所以，很難應(yīng)用于低熔點(diǎn)的耐熱性較差的基板材料上。
本發(fā)明的另一目的是使低溫成膜的光催化劑膜的光分解效率高于TiO2單體的分解效率，這樣就能夠以低于以往所需的光強(qiáng)度的強(qiáng)度來分解附著物。
另外，以往技術(shù)用于抗菌、防臭或除臭之類的用途時(shí)，其對(duì)象物為有機(jī)物，因?yàn)閷?duì)象物是微細(xì)粒子或分子狀，所以，附著的液狀有機(jī)物或微粒狀有機(jī)物能夠被分解，但如果是較大的纖維類物質(zhì)或塵埃，即使同樣是有機(jī)物，分解也需要化費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，還有很難分解以塵土為主的無機(jī)物，這樣就不能夠充分防污。由于這些污染物一般以帶電狀態(tài)浮游在空氣中，所以，一旦與電絕緣性較高的個(gè)體表面接觸，就不容易釋放靜電而完全呈附著狀態(tài)。光被附著的無機(jī)污染物掩蓋，使光催化劑表面不能夠獲得充分的光照，這樣就造成有機(jī)物分解效率降低的問題。
本發(fā)明的另一目的是使理論上利用上述光催化劑的氧化分解效果難以分解除去的較大的塵埃類或無機(jī)物類污染物不因靜電力的作用吸附在作為對(duì)象的部件上。
為達(dá)到上述目的的本發(fā)明的特征是，在主要用于室內(nèi)的空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)等具有啟動(dòng)電動(dòng)送風(fēng)機(jī)使空氣流通的裝置的電氣制品部件中，如在空氣通道或空氣通道中的過濾裝置，或室內(nèi)照明光的外殼部件的表面設(shè)置低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
作為使用對(duì)象的部件材料的熔點(diǎn)或分解溫度一般在300℃以下，特別是在常用的熱塑性塑料制得的成形部件、纖維部件、發(fā)泡體部件或片狀部件上設(shè)置低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，能夠解決污染、微生物繁殖、惡臭產(chǎn)生等以往遺留下來的問題。
本發(fā)明中，通過TiO2為主體的氧化物光催化劑薄膜膜厚的最適化，TiO2粒徑的最適化，電負(fù)性較低的適當(dāng)離子的添加，以SiO2為粘合劑時(shí)與TiO2的混合比的最適化，電子親和力較高的氧化物半導(dǎo)體的添加，適當(dāng)?shù)馁F金屬類的添加等配合手段，在上述電器制品的空氣通道或外殼部件表面形成了光催化劑的反應(yīng)活性度有所提高的薄膜，這樣就能夠獲得以往所不可能有的利用室內(nèi)光水平達(dá)到的防污、除臭和抑制微生物繁殖效果。
同時(shí)，在本發(fā)明的形成以SiO2和TiO2為主體的無機(jī)聚合物薄膜的工序中，為了破壞有機(jī)金屬化合物的金屬原子和有機(jī)基團(tuán)的結(jié)合，有必要采取照射含有特定波長(zhǎng)的電磁波以促進(jìn)水解反應(yīng)的手段，由于無機(jī)聚合物的高分子化是在低溫狀態(tài)下進(jìn)行的，所以，在不發(fā)生變形與熔融、分解等的低溫下，即使在上述耐熱性較差的被大量使用的熱塑性塑料表面也能夠形成具備一定強(qiáng)度的氧化物光催化劑薄膜。
以下，對(duì)低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。
在分散了作為氧化物光催化劑的TiO2微粒的氧化物光催化劑薄膜中添加電負(fù)性小于1.6、離子半徑小于0.2nm的元素的化合價(jià)在2以下的離子，能夠改善反應(yīng)效率。添加的具體元素中最有效的是Na、Li、K、Sr、Mg、Ca、Zn，這些元素的添加量較好為0.5～20wt％，如果將TiO2微粒的大小調(diào)整為5～20nm則最有效。
又，在SiO2中分散了TiO2微粒的氧化物光催化劑薄膜中，TiO2/SiO2的重量比較好為9-5。
前述氧化物薄膜的膜厚較好為100～500nm。
所添加的成分除了前述離子之外，還可在其中分散以由電子親和力至少在1.2以上的金屬元素構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體為主體的氧化物微粒，這樣效果將更好。特別合適的是Sn、Fe、Cr等元素構(gòu)成的半導(dǎo)體。其添加量較好為2-50wt％。其中，以ATO(添加了銻的氧化錫，銻的重量占1％～10％為佳)為主體的氧化物微粒特別有效。這些半導(dǎo)性微粒的添加能夠減小膜自身的表面電阻，這樣包括難以氧化分解的無機(jī)污染物在內(nèi)的污染物就很難靜電吸附。
另外，將氧化物光催化劑薄膜制成數(shù)層層疊的結(jié)構(gòu)也同樣有效，從表面數(shù)第1層為在SiO2分散了TiO2微粒的薄膜，該膜中添加了前述離子，從表面數(shù)第2層為分散了以前述氧化物半導(dǎo)體為主體的氧化物微粒的薄膜，這樣即使對(duì)氧化耐久性較差的塑料等的表面也不會(huì)產(chǎn)生不良影響，就能夠有效地獲得光催化劑作用，此外，如果在上述第2層中添加Fe、Al、Zn中的至少一種元素，將會(huì)更有效。
添加成分除了前述離子外，如果添加Pt、Rh、Pd、Ag、Cu、Ni中的至少一種也有效。
TiO2具有光催化劑的功能，通過分解有機(jī)物而具有抗菌、除臭和防污等效果。其功能起源于用光，特別是紫外光照射作為半導(dǎo)體的TiO2后產(chǎn)生的電子和孔穴。作為半導(dǎo)體的TiO2經(jīng)過具有帶隙以上的能量的光照射，就會(huì)產(chǎn)生電子和孔穴。產(chǎn)生的電子和孔穴分解吸附在TiO2表面的水分后，生成H自由基和OH自由基。OH自由基與有機(jī)物反應(yīng)，就能夠?qū)τ袡C(jī)物進(jìn)行分解。上述結(jié)構(gòu)雖然能夠使光催化劑分解有機(jī)物等，但要大幅度提高反應(yīng)速度，還有以下兩種方法。第1，增加一個(gè)活性點(diǎn)的工作量，第2，增加活性點(diǎn)的個(gè)數(shù)。增加活性點(diǎn)的個(gè)數(shù)就是增大表面積，即，通過使TiO2微粒化而實(shí)現(xiàn)。又，為了增加活性點(diǎn)的工作量，可充分進(jìn)行TiO2(銳鈦礦)的結(jié)晶化，防止電子和孔穴的再結(jié)合。滿足以上條件后就可提高反應(yīng)速度。但是，充分進(jìn)行TiO2(銳鈦礦)的結(jié)晶化和增大表面積正好是相反的，要兩方面都滿足是很困難的。即，結(jié)晶性增加會(huì)導(dǎo)致粒徑的增加，從而使表面積減小。所以，在增加結(jié)晶性方面和增大表面積方面之間有一個(gè)最佳粒徑范圍。根據(jù)本發(fā)明的多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最佳粒徑范圍為5～20nm。使TiO2微粒分散時(shí)，即使改變作為無機(jī)粘合劑使用的氧化物種類，只要在上述粒徑范圍內(nèi)就可加快分解速度。
防止電子和孔穴的再結(jié)合以加快反應(yīng)速度可通過提高電子和孔穴的分離效率來實(shí)現(xiàn)。TiO2表面存在Ti缺陷，該缺陷成為電子和孔穴的再結(jié)合點(diǎn)，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行。如果添加離子半徑與Ti相近的離子，就能夠侵入表面的Ti缺陷，使缺陷消除，從而減少再結(jié)合點(diǎn)。而且，由于存在正離子，所以，能夠吸引電子使其與孔穴分離，促進(jìn)有機(jī)物的氧化反應(yīng)。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，具備以上有效效果的添加劑的條件是電負(fù)性小于1.6、離子半徑小于0.2nm。
另外，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)通過添加其他氧化物半導(dǎo)體微粒也能夠達(dá)到高性能化的目的，這可通過從載體濃度較大的氧化物半導(dǎo)體向載體濃度較小的TiO2的方向注入載體來實(shí)現(xiàn)。所以，載體必須能夠很容易地從氧化物半導(dǎo)體流向TiO2。如果氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti，則會(huì)形成肖特基勢(shì)壘(阻擋層)。因此，添加材料的電子親和力需在1.2ev以上。
此外，本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)添加了Fe、Al、Zr而使TiO2的光催化劑作用消失的情況。使用以有機(jī)物為主體的基板材料時(shí)，出現(xiàn)了由于光催化劑作用而使基板本身受到破壞的問題。
所以，本發(fā)明雖然在基板和光催化劑之間形成了隔層，但如果在隔層中添加Fe、Al、Zr，就能夠完全抑制上述自身破壞。而且，由于上述隔層是一種高性能的隔層，所以膜可以十分薄。添加了ATO等導(dǎo)電性微粒時(shí)或?qū)盈B時(shí)，在提高光催化劑性能的同時(shí)，還有防止帶電的作用，這樣不僅能夠進(jìn)行有機(jī)物的分解，還可防止浮游在空氣中的塵埃等無機(jī)物的吸附，提供更為高性能的防污性能。另外，由于本發(fā)明的上述活性較高，以比以往微弱的光亮度就能夠進(jìn)行分解，并具有防帶電作用，所以，具有成為污染物的微粒本身難以靜電吸附的特性的高活性光催化劑薄膜以低廉的價(jià)格被廣泛使用，采用以往的膜形成方法，能夠在耐熱性不夠充分的材料表面成膜。
因此，在使包含鈦或硅的低分子量有機(jī)金屬化合物和水的溶液進(jìn)行無機(jī)聚合這樣的高分子化時(shí)，為了破壞該有機(jī)金屬化合物的金屬原子和有機(jī)基團(tuán)的結(jié)合，需要用具有特定波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行照射，這樣能夠促進(jìn)該有機(jī)金屬化合物的水解反應(yīng)，在前述溶液中形成金屬氧化物的預(yù)聚物，使膜形成溫度降低。
該特定波長(zhǎng)的電磁波最好為紫外線光。將含有低分子量的有機(jī)金屬化合物和水的溶液涂布在被覆體表面后，為了破壞有機(jī)金屬化合物的金屬原子和有機(jī)基團(tuán)的結(jié)合，最好用紫外光等具有必要的特定波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行照射，同時(shí)還進(jìn)行加熱干燥，或在電磁波照射后對(duì)涂膜進(jìn)行加熱干燥。
另外，將以往技術(shù)中使用的具有光催化劑性能的氧化鈦粒子分散在無機(jī)薄膜中而形成的光催化劑與僅有氧化鈦構(gòu)成的光催化劑相比，由于氧化鈦所占的面積較小，所以性能較差。特別是對(duì)膜強(qiáng)度有一定要求時(shí)，如果大量添加無機(jī)粘合劑，雖然強(qiáng)度有所增加，但活性卻明顯降低。
本發(fā)明的目的是提供將氧化鈦分散在粘合劑中，但卻具有高活性的光催化劑材料，還提供在日常生活環(huán)境下也能夠充分發(fā)揮光催化劑作用的制品。特別是利用光催化劑的自我清洗特性，能夠減少產(chǎn)品的部件更換和洗滌次數(shù)。
為了解決上述課題，本發(fā)明在氧化鈦構(gòu)成的光催化劑中添加了ATO、RuO2，還添加了Li、Na、Mg中的任何一種。
另外，本發(fā)明為在氧化鈦粉末上直接涂布ATO粒子來改善異種半導(dǎo)體界面的接合狀態(tài)的制造方法。進(jìn)一步來講，本發(fā)明是以高溫處理為前處理，涂布時(shí)可以120℃的低溫成膜的涂布方法。
氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，在微粒的粒子表面形成了肖特基勢(shì)壘，這樣就不能夠?qū)⑻砑恿搜趸锇雽?dǎo)體的載體注入TiO2中，使效果不能夠顯現(xiàn)。針對(duì)這種情況，在氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，不使其在微粒的粒子界面形成肖特基勢(shì)壘，而是形成電阻性接合，這樣就能夠容易地將氧化物半導(dǎo)體的載體注入TiO2中，從而有效地發(fā)揮作用。特別是ATO的電子親和力雖然比Ti小一些，但其差基本沒有，所以能夠顯現(xiàn)性能的提高。這是因?yàn)樽鳛閷?dǎo)電性氧化物ATO的載體濃度較高，可將ATO大量載體注入TiO2中，從而提高了光催化劑的活性。
另外，近年ATO作為導(dǎo)電性氧化物正倍受矚目，其超微粒在市場(chǎng)上有售。在TiO2光催化劑中添加超微粒ATO，能夠更簡(jiǎn)便地制備添加了ATO的TiO2光催化劑。但是，使用上述超微粒ATO時(shí)，超微粒ATO的添加雖然使ATO粒子與TiO2微粒接觸，但SiO2中也存在粒子，這是無效的。另一方面，本發(fā)明的制備方法中，由于TiO2微粒中預(yù)先添加了ATO溶液進(jìn)行燒成，所以，ATO和TiO2粒子的接觸面積較大，利用燒成以良好的接合狀態(tài)使異種半導(dǎo)體間的電子轉(zhuǎn)移變得順利。此外，由于p型半導(dǎo)體RuO2能夠吸引n型半導(dǎo)體TiO2、ATO吸光而產(chǎn)成的電子和孔穴中的孔穴，所以抑制了電子和孔穴的再結(jié)合。因此，吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴能夠有效地應(yīng)用于催化反應(yīng)，使分解效率進(jìn)一步提高。
此外，由于添加的Li、Na、Mg的離子半徑與Ti離子半徑接近，所以，容易進(jìn)入TiO2表面的Ti缺陷中，這樣就增加了結(jié)晶的穩(wěn)定性。而且，由于Li、Na、Mg的離子性較強(qiáng)，容易吸引電子，所以，可使吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴分離，從而提高反應(yīng)效率。
本發(fā)明的成膜方法可在120℃左右進(jìn)行，不僅可用于陶瓷基板，也可用于塑料材料上。由于一般的溶膠-凝膠法需要400℃左右的溫度，所以，很難用于塑料制品，而且，TiO2的結(jié)晶化也需要10分鐘以上的時(shí)間。但本發(fā)明的制作方法可在低溫下成膜，所以，能夠使用的基材很多，在任何表面都可形成光催化劑薄膜。而且，處理時(shí)間很短，只需幾分鐘，這樣就可大幅度降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明是在氧化鈦形成的光催化劑中添加RSO(RuSrO3)而形成的。具體來講，本發(fā)明為由STO(SrTiO3)、RSO和粘合劑組成的光催化劑。更進(jìn)一步講，本發(fā)明是以添加了Li、Na、Mg中的任何一種金屬為特征的光催化劑。
本發(fā)明是在半導(dǎo)體光催化劑粉末上直接涂布RSO，以改善異種半導(dǎo)體間的界面接合狀態(tài)的制作方法，具體講是前處理為高溫處理，涂布時(shí)以120℃左右的低溫成膜的涂布方法。
RSO和TiO2接觸時(shí)，TiO2光催化劑利用RSO的孔穴使添加了RSO的光催化劑的性能有所提高。另外，催化劑的氧化活性起源于吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴的氧化還原作用，特別是生成的孔穴產(chǎn)生了OH自由基，有很強(qiáng)的氧化作用。RSO為p型半導(dǎo)體，帶有大量孔穴。利用RSO和TiO2的接觸，將孔穴帶入TiO2中，可使TiO2表面的有機(jī)物等發(fā)生氧化，從而提高光催化劑活性。
Li、Na、Mg的離子半徑與Ti離子半徑接近，所以，容易進(jìn)入TiO2表面的Ti缺陷中，這樣就增加了結(jié)晶的穩(wěn)定性。而且，由于Li、Na、Mg的離子性較強(qiáng)，容易吸引電子，所以，可使吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴分離，從而提高反應(yīng)效率。
RSO的添加方法包括在TiO2粉末中混合入RSO粉末的方法，以及在氧化鈦粉末上涂布燒成RSO溶膠的方法。前者雖然RSO粒子也與TiO2微粒接觸，但也有粒子存在于作為粘合劑使用的SiO2中，這是無效的。后者能夠預(yù)先在TiO2微粒中添加RSO溶液而進(jìn)行燒成，這樣RSO和TiO2粒子的接觸面積就增加，通過燒成可使接合狀態(tài)良好的異種半導(dǎo)體間的電子轉(zhuǎn)移變得順利。但是，制備RSO需要700～850℃這樣的溫度，如果低于上述溫度，RSO就不能夠結(jié)晶化，這樣就不具備p型半導(dǎo)體的功能。溫度為600℃以上時(shí)，TiO2的結(jié)晶為金紅石型。能充分顯現(xiàn)光催化劑作用的是銳鈦礦型，為金紅石型時(shí)光催化劑作用急劇下降。所以，如果在添加RSO后對(duì)TiO2進(jìn)行高溫處理，RSO轉(zhuǎn)變?yōu)閜型半導(dǎo)體，而TiO2則相轉(zhuǎn)移為金紅石型，這樣就失去了光催化劑的作用。因此，可望使用與TiO2光催化劑具備同樣功能的STO(SrTiO3)，這樣添加了RSO的STO光催化劑才有效。STO與TiO2具有基本相同的光帶(波段)結(jié)構(gòu)。另外，其制備方法需要進(jìn)行700～850℃的高溫處理，使其結(jié)晶化，RSO和STO的結(jié)晶都為鈣鈦礦型，其晶格常數(shù)與Sr-O通用，幾乎相同。因此，制備條件也與RSO非常接近，接合狀態(tài)也良好，使光催化劑活性有所提高。
另外，由于以往光催化劑的分解速度都較慢，所以分解除去氣體需要一定時(shí)間。而且，無光照射時(shí)不起作用僅在光照射時(shí)才起作用。所以，雖然能夠利用抗菌作用使細(xì)菌等的數(shù)量有所減少，但如果長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行光照，細(xì)菌就可能會(huì)繁殖。
因此，本發(fā)明的目的是在加快除去氣體速度的同時(shí)，增強(qiáng)無光照時(shí)間的抗菌作用。
為了解決上述問題，本發(fā)明在氧化鈦構(gòu)成的光催化劑中添加了吸附劑。所添加的吸附劑為泡沸石。具體來講，本發(fā)明是在氧化鈦構(gòu)成的光催化劑中，將Cu、Ag、Li、Na、Mg中任何金屬元素進(jìn)行了離子交換的泡沸石。
以往的光催化劑由以氧化鈦為代表的半導(dǎo)體光催化劑材料構(gòu)成。這些材料的特征是利用光催化劑的氧化還原反應(yīng)可進(jìn)行抗菌和自身清潔。如果污染較嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行自身清潔可能會(huì)使催化劑劣化，而抗菌性又是目視很難判斷的。特別是不顧膜剝落或性能劣化等功能變差的情況下，不加注意地使用，就有可能促進(jìn)細(xì)菌等繁殖的危險(xiǎn)。
因此，本發(fā)明提供了目視就可簡(jiǎn)單地進(jìn)行性能判斷的光催化劑材料。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了以目視就可判斷性能劣化為特征的由光催化劑構(gòu)成的抗菌、防污材料。也就是在氧化鈦構(gòu)成的光催化劑中添加了能吸收可見光的顏料的光催化劑。
光催化劑一般吸收了紫外線后會(huì)產(chǎn)生催化劑作用。日常生活環(huán)境中只有少量的紫外線存在，光催化劑利用這些微弱的光進(jìn)行抗菌和防污。如果能夠有效地利用可見光，就能夠在日常生活環(huán)境下提供高性能的光催化劑。在太陽能電池領(lǐng)域，已經(jīng)研制出了使用能利用可見光的氧化鈦的濕式太陽能電池。這種電池利用了層疊能吸收可見光的色素，色素吸收可見光而激發(fā)的電子刺激氧化鈦，使電流流動(dòng)這樣的增光(激活)作用。同樣的減少在光催化劑中也能夠獲得同樣的效果。在氧化鈦中添加能吸收可見光的材料，吸收可見光而激發(fā)的電子會(huì)刺激氧化鈦，這樣就有利于光催化劑的氧化還原反應(yīng)。但是，具備上述增光作用的色素多為有機(jī)物，不僅會(huì)被紫外線直接分解，還容易受到光催化劑作用而分解。而且，由于有效利用了可見光，所以性能有所提高，使分解變得更為容易，這樣在日常生活環(huán)境中也會(huì)很快劣化。因此，本發(fā)明對(duì)不受紫外線影響的顏料類進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了分解速度較慢且具備增光作用的顏料類。由于顏料的原料以有機(jī)物為主，所以都會(huì)分解而劣化。但是，顏料添加后在日常生活環(huán)境中會(huì)慢慢地分解，如果利用這一特性將分解速度調(diào)整到與產(chǎn)品部件的更換周期一致，就能夠從材料的顏色獲知產(chǎn)品部件是否需要更新。
另外，以往的光催化劑由以氧化鈦為代表的半導(dǎo)體光催化劑材料構(gòu)成。這些材料的特征是利用光催化劑的氧化還原反應(yīng)可進(jìn)行抗菌和自身清潔。如果污染較嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行自身清潔可能會(huì)使催化劑劣化，而抗菌性又是目視很難判斷的。特別是不顧膜剝落或性能劣化等功能變差的情況下，不加注意地使用，就有可能出現(xiàn)促進(jìn)危險(xiǎn)的細(xì)菌等繁殖的問題。
因此，本發(fā)明提供了目視就可簡(jiǎn)單地進(jìn)行性能判斷的光催化劑材料。本發(fā)明為以目視就可判斷性能劣化為特征的由光催化劑構(gòu)成的抗菌、防污材料。也就是在氧化鈦構(gòu)成的光催化劑中添加了能吸收可見光的色素的光催化劑。
光催化劑一般吸收了紫外線后會(huì)產(chǎn)生催化劑作用。日常生活環(huán)境中的紫外線很弱，光催化劑利用這些微弱的光線進(jìn)行抗菌和防污。如果能夠有效地利用可見光，就能夠在日常生活環(huán)境下提供高性能的光催化劑。在太陽能電池領(lǐng)域，已經(jīng)研制出了使用能利用可見光的氧化鈦的濕式太陽能電池。這種電池利用了層疊能吸收可見光的色素，色素吸收可見光而產(chǎn)生的電子刺激氧化鈦，使電流流動(dòng)這樣的增光作用。同樣的減少在光催化劑中也能夠獲得同樣的效果。在氧化鈦中添加能吸收可見光的材料，吸收可見光而激發(fā)的電子會(huì)刺激氧化鈦，這樣就有利于光催化劑的氧化還原反應(yīng)。但是，具備上述增光作用的色素多為有機(jī)物，不僅會(huì)被紫外線直接分解，還容易受到光催化劑作用而分解。而且，由于有效利用了可見光，所以性能有所提高，使分解變得更為容易，這樣在日常生活環(huán)境中也會(huì)很快劣化。因此，本發(fā)明對(duì)不受紫外線影響的顏料類進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了分解速度較慢且具備增光作用的色素。由于顏料的原料以有機(jī)物為主，所以都會(huì)分解而劣化。但是，顏料添加后在日常生活環(huán)境中會(huì)慢慢地分解，如果利用這一特性將分解速度調(diào)整到與產(chǎn)品部件的更換周期一致，就能夠從材料的顏色獲知產(chǎn)品部件是否需要更新。
以往，用于塑料制品的光催化劑為在氧化鈦中添加了二氧化硅等無機(jī)粘合劑的物質(zhì)。這些在無機(jī)粘合劑中分散了氧化鈦粒子的光催化劑與僅由氧化鈦構(gòu)成的光催化劑相比，氧化鈦所占的面積較小，有性能較差的問題。特別是在要求膜強(qiáng)度的情況下，由于添加大量無機(jī)粘合劑，所以強(qiáng)度雖然有所增加，但活性卻顯著降低。而且，光催化劑雖有利于有機(jī)物的分解，但對(duì)無機(jī)污染物卻無能為力?？墒牵瑹o機(jī)污染物必定會(huì)附著在有機(jī)污染物上，如果利用光催化劑作用除去有機(jī)污染物，則可在一定程度上防止無機(jī)污染物的附著。然而，一旦附著了無機(jī)污染物，則光不能夠透過被附著的部分，這樣光催化劑就會(huì)失去作用，不能夠?qū)τ袡C(jī)污染物進(jìn)行分解，其結(jié)果是污染更為嚴(yán)重。因此，可采用提高親水性進(jìn)行洗滌以除去附著無機(jī)物的對(duì)策。但是，對(duì)于需洗滌的光催化劑材料和產(chǎn)品，有必要大量使用構(gòu)成光催化劑的粘合劑以提高強(qiáng)度，但這樣會(huì)使光催化劑作用減弱。
因此，本發(fā)明提供了即使大量添加粘合劑也不會(huì)造成光催化劑性能減弱、在進(jìn)行水洗等洗滌時(shí)不會(huì)發(fā)生膜剝落現(xiàn)象的光催化劑材料。這樣不僅能夠簡(jiǎn)單地除去有機(jī)污染物，還能夠?qū)o機(jī)污染物進(jìn)行洗滌，減少了產(chǎn)品的洗滌次數(shù)和部件更換。
本發(fā)明的由光催化劑構(gòu)成、且具有抗菌防污作用的材料能夠通過水洗除去無機(jī)污染物，還能夠通過添加有機(jī)樹脂增加強(qiáng)度。
另外，本發(fā)明的光催化劑中作為粘合劑使用的有機(jī)樹脂具有硅烷醇基或UV固化性。使用UV固化性樹脂時(shí)，添加了Al、Ti、Si類偶合劑。
在塑料表面涂布光催化劑時(shí)，如果以二氧化硅為粘合劑，則與塑料表面的粘合不夠充分。而選擇可與基材配合使用的有機(jī)樹脂，則粘合力相當(dāng)好，而且耐水洗。但是，有機(jī)樹脂會(huì)因光催化劑作用而分解。為了防止這種情況的出現(xiàn)，較好的是使用無機(jī)材料，但這樣強(qiáng)度將有所降低。因此，在有機(jī)樹脂的側(cè)鏈上導(dǎo)入無機(jī)官能團(tuán)，利用該無機(jī)基團(tuán)使氧化鈦表面與有機(jī)樹脂接觸接合，這樣就能夠抑制分解。
此外，使用有機(jī)樹脂的情況與使用二氧化硅之類的陶瓷材料不同，前者即使不加熱也會(huì)發(fā)生固化。例如，使用室溫固化樹脂就會(huì)出現(xiàn)上述特征。但是，室溫固化樹脂除了瞬間粘合劑之外，一般都需要24小時(shí)作用才固化。瞬間粘合劑雖然會(huì)在短時(shí)間內(nèi)固化，但由于光催化劑的作用會(huì)慢慢地分解。例如UV固化樹脂就是可在短時(shí)間內(nèi)固化、且耐光性良好的樹脂。UV固化樹脂會(huì)因?yàn)樽贤饩€照射而固化，被熒光燈照射出的紫外光照射后慢慢聚合固化。但是，也受光催化劑影響而慢慢固化。因此，光固化和光分解進(jìn)行適當(dāng)組合能夠提高耐光性能。
如果UV固化樹脂完全覆蓋TiO2粒子表面，則催化劑會(huì)失去活性。于是通過添加偶合劑，能夠增加TiO2表面的露出部分。另外，光催化劑分解了吸附在表面的水分，產(chǎn)生了自由基，但由于添加了偶合劑，所以能夠使吸附在表面的水分大量保存，使催化劑作用能夠顯現(xiàn)。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的過濾型空氣凈化器主體的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的過濾型空氣凈化器主體的側(cè)視圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的靜電集塵式空氣凈化器主體的剖面圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的廚房用換氣扇主體的剖面圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的電風(fēng)扇主體的側(cè)視圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的吸塵器的側(cè)視圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的吸塵器主體的剖面圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的衣物烘干機(jī)主體的剖面圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的餐具烘干機(jī)主體的側(cè)視圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的餐具烘干機(jī)的排氣口部分的放大剖面圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的餐具烘干機(jī)主體的剖面圖。
圖12為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的洗碗機(jī)主體的側(cè)視圖。
圖13為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的洗碗機(jī)主體的剖面圖。
圖14為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的洗碗機(jī)主體的剖面圖。
圖15為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的廚房垃圾處理機(jī)主體的側(cè)視圖。
圖16為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的廚房垃圾處理機(jī)主體的剖面圖。
圖17為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的在PET膜上形成的分散了TiO2的SiO2膜的剖面圖。
圖18為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的在被覆體上形成的低溫固化型高活性光催化劑薄膜的剖面圖。
圖19為本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的在被覆體上形成的2層層疊的低溫固化型高活性光催化劑薄膜的剖面圖。
圖20表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的有機(jī)色素的分解試驗(yàn)結(jié)果。
圖21表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的電負(fù)性和分解率的關(guān)系。
圖22表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的電負(fù)性和離子半徑的關(guān)系。
圖23表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的低溫固化型高活性光催化劑薄膜的煙霧捕集效果。
圖24表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的吸附了煙霧的過濾器的光分解效果。
圖25表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的低溫固化型高活性光催化劑薄膜的氨氣捕集效果。
圖26表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的氨氣的光分解效果。
圖27表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的吸附了煙霧的ABS板的光分解效果。
圖28表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的色拉油的光分解效果。
圖29表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的有機(jī)色素的分解試驗(yàn)結(jié)果。
圖30表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的泡沸石的添加效果。
圖31表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的Si和Al比例的影響。
圖32表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的離子交換泡沸石的添加效果。
圖33表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的添加了泡沸石后的抗菌效果。
圖34表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果。
圖35表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中對(duì)應(yīng)于粘合劑添加量的香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果。
圖36表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的對(duì)應(yīng)于甲硅烷醇導(dǎo)入量的香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果。
圖37表示本發(fā)明實(shí)施狀態(tài)中的對(duì)應(yīng)于偶合劑添加量的香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)施發(fā)明的最佳狀態(tài)以下，參考圖1～圖37對(duì)一例本發(fā)明的實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行說明。
形成于各種成型品、涂裝鋼板和過濾器等表面的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的配比構(gòu)成和實(shí)施例效果如表1～表9所示。
(實(shí)施例1)參考圖1、圖2和圖3對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例1的空氣凈化器進(jìn)行說明。
圖1為過濾型空氣凈化器主體的結(jié)構(gòu)圖，圖2為主體的側(cè)視圖?？諝鈨艋鞯闹黧w1的構(gòu)成如下用螺絲8將電容式電動(dòng)機(jī)7固定在后蓋12上，再固定用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電容器11和運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)9，風(fēng)扇6通過螺母5固定在電容式電動(dòng)機(jī)7上，后蓋12和框架4用螺絲13固定。另外，過濾器3固定在定型模板(吸入口)2上，取下模板(吸入口)2可抽出過濾器3。開關(guān)按鈕10固定在運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)9上。
利用電容式電動(dòng)機(jī)7的驅(qū)動(dòng)力使風(fēng)扇6運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣流通。通過空氣流通將被塵埃、煙霧、油粒、微生物及微生物殘骸、花粉和惡臭等污染的室內(nèi)空氣吸入模板(吸入口)2中。被吸入的受污染的空氣經(jīng)過濾器3部分過濾凈化后，從格柵14的排氣口15排出。過濾器3部分為具備除去各種污染和臭氣功能的復(fù)合結(jié)構(gòu)。過濾器3由覆蓋外表面的一層外過濾器3a和位于外過濾器3a內(nèi)部的內(nèi)過濾器3b構(gòu)成(圖中未顯示)。為了過濾塵埃，任何一種過濾器的基本結(jié)構(gòu)都是使用了聚酯、聚氨酯、纖維素纖維、尼龍或經(jīng)過駐極體化處理的聚烯烴類等的非織造布層或海綿狀多孔質(zhì)層。內(nèi)過濾器3b除了具備上述基本結(jié)構(gòu)之外，為了吸附臭氣，還混合、混紡或封入了活性炭粒子和纖維類物質(zhì)。另外，有時(shí)為中和纖維本身的異味還浸入一些藥物或使其鋪展在表面。所用的藥物除了各種有機(jī)酸或類黃酮生物堿等之外，為抑制微生物繁殖還可并用抗菌劑類物質(zhì)。近年，也使用安全性較高的甲殼質(zhì)、殼聚糖和兒茶酸衍生物等。產(chǎn)生的風(fēng)量約為2～3(m3/分)，在8席大的室內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘可除去70～95％的香煙煙霧。
本實(shí)施例中，外過濾器3a由聚丙烯腈纖維的非織造布制成，其表面形成了后述表3所示的試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。聚丙烯腈非織造布過濾器經(jīng)電暈放電處理后，在其上形成只含SiO2的薄膜，即表1中試樣No.12表示的底層，形成該膜后，再形成試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。關(guān)于膜形成方法將在后述的實(shí)施例9中詳細(xì)說明，簡(jiǎn)單地說，就是調(diào)制規(guī)定的溶膠，再用各種方法涂布制品，然后在120℃的氛圍氣中用低壓水銀燈照射使其固化。以下各實(shí)施例中的實(shí)用例也是用同樣的方法成膜的。涂布方法可根據(jù)制品的形狀用噴霧、浸漬、毛刷等不同方法進(jìn)行。
外過濾器3a是最先過濾被模板(吸入口)2吸入的受污染空氣的部件，其上吸附了大量塵埃、煙霧、油粒、微生物及微生物殘骸、花粉和惡臭等異物。為了有效地吸入空氣，在模板(吸入口)2上設(shè)置了多個(gè)開口，外過濾器3a的空氣吸入面受到來自開口部分的室內(nèi)照明和太陽光等光的照射。利用這些光線使捕集在外過濾器3a表面的異物氧化分解，特別是煙霧和油粒，由于它們以薄膜狀吸附在過濾器表面的低溫固化型高活性氧化物光催化劑上，所以能夠有效地被分解。浮游在空氣中的細(xì)菌或霉菌等各種微生物通過高活性光催化劑的分解作用被殺滅或抑制其繁殖。另外，如果用玻璃質(zhì)薄膜覆蓋非織造布過濾器的纖維表面，則能改善其與煙霧粒子的潤(rùn)濕性能，這樣就可增加煙霧捕集效果。
此外，本空氣凈化器主體1的外部部件，如模板(吸入口)2、框架4、運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)9和后蓋12都為熱塑性塑料ABS的注入成型品。在這些部件的外側(cè)面上形成了低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
本實(shí)施例的形成于上述ABS部件表面的后述表6所示試樣聚丙烯腈非織造布過濾器表面的薄膜的模擬剖面圖如圖19所示。圖中的塑料被覆體189為聚丙烯腈纖維；低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜由表面第1層194和表面第2層192構(gòu)成，都是在SiO2膜186中分散了TiO2微粒187和鋰190的狀態(tài)，表面第2層192中分散了添加了銻的氧化錫微粒193。
形成了No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。聚丙烯腈非織造布過濾器經(jīng)過電暈放電處理后形成第1層，形成該膜后，再形成試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑的第2層。
這些外部部件受室內(nèi)照明和太陽光等光線的照射，所以，即使吸附了前述各種異物，也能夠與過濾器的情況一樣被氧化分解。
圖3為靜電集塵式空氣凈化器的剖面圖。整體由前蓋16和后蓋17構(gòu)成。在前蓋16和模板18上設(shè)置了吸氣口19和排氣口20，在吸氣口19和連接吸氣口19與排氣口20的通風(fēng)道中設(shè)置了裝卸自如的預(yù)過濾器21。后方相對(duì)設(shè)置了集塵電極22和放電電極23，還設(shè)置了為除去集塵電極22和放電電極23產(chǎn)生的臭氧的除臭氧過濾器24，預(yù)過濾器21、集塵電極22、放電電極23、除臭氧過濾器24一起裝入框架25構(gòu)成集塵單元。再后面設(shè)置了與集塵單元接觸的緩沖材料26、連接送風(fēng)機(jī)27和集塵單元的通風(fēng)道28和送風(fēng)機(jī)27，緩沖材料26安裝在通風(fēng)道28上，通風(fēng)道28則被安裝在送風(fēng)機(jī)27上，三者連為一體構(gòu)成送風(fēng)單元。經(jīng)過凈化的空氣從排氣口20排出。
上述預(yù)過濾器21與過濾型空氣凈化器的外過濾器3a發(fā)揮同樣的作用。
本實(shí)施例中，預(yù)過濾器21是尼龍制成的網(wǎng)狀物，其表面形成了后述表3所示的試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。尼龍制網(wǎng)狀物經(jīng)過紫外線照射處理后，在其上形成試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。該尼龍網(wǎng)狀物表面薄膜的模擬剖面圖如圖18所示。塑料被覆體189為尼龍纖維，低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜191是在SiO2膜186中分散了TiO2微粒187和鋰190的狀態(tài)。
后蓋17為ABS注入成型品，前蓋16由經(jīng)過增塑加工的鍍鋅鋼板制成，外側(cè)面涂上了聚酯類烘漆。與前述同樣，在上述后蓋17、前蓋16的外側(cè)面上形成了No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
(實(shí)施例2)參考圖4對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施例2的換氣扇進(jìn)行說明。
圖4為廚房用換氣扇的側(cè)剖面圖。在箱型框架29上安裝了電動(dòng)機(jī)30，電動(dòng)機(jī)30上安裝了葉輪31。在框架29的室外側(cè)(排氣側(cè))安裝了遮陽棚32，在框架29的室內(nèi)側(cè)(吸氣側(cè))設(shè)置了測(cè)流孔33。測(cè)流孔33的室內(nèi)側(cè)(吸氣側(cè))的上部設(shè)置了附有熒光管34的照明裝置35。在測(cè)流孔33、照明裝置35的室內(nèi)側(cè)(吸氣側(cè))設(shè)置了過濾器36，過濾器36下部有積油袋37。
一般如果葉輪31的直徑為25cm，則換氣能力約為800～1000(m3/時(shí)間)。
圖4表示的廚房用換氣扇的結(jié)構(gòu)，一般室內(nèi)用、廁所用、浴室用換氣扇在安裝角度及部件位置上略有不同，但基本結(jié)構(gòu)是相同的。
過濾器36的結(jié)構(gòu)與前述空氣凈化器相同，是適用于各種用途的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具備除臭功能和抗菌功能。
本實(shí)施例的過濾器36為由聚丙烯腈纖維非織造布制成的單層過濾器，其表面形成了表3所示的試樣No.22的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。聚丙烯腈非織造布經(jīng)過電暈放電處理后，先形成只含有SiO2的薄膜，即表1所示的試樣No.12表示的底層，該膜形成后，再形成試樣No.22的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
框架29為PS(聚苯乙烯樹脂)的注入成型品，測(cè)流孔33和葉輪31為ABS注入成型品。這些成型部件表面形成了與前述空氣凈化器同樣的試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
另外，室外側(cè)的部件，如遮陽棚32由經(jīng)過熔融鍍鋅處理的冷軋鋼板制成，其表面電鍍了丙烯酸系樹脂，其表面還形成了與前述同樣的試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
過濾器36的朝向室內(nèi)的面上受到室內(nèi)照明光線的照射，其反面受到來自照明裝置35的光線的照射。另外框架29、測(cè)流孔33、葉輪31和積油袋37等部件也受到照射裝置35發(fā)出的光線的照射。處于室外的遮陽棚8表面受到太陽光的照射。
本實(shí)施例為廚房用換氣扇，所以，與一般的換氣扇相比，其污染程度大大增加。即，其表面附著了大量烹飪時(shí)飛散的食用油微粒。歷來廚房用換氣扇一般都具備照明裝置35，這是為了在烹飪時(shí)便于操作而設(shè)計(jì)的，既可以在換氣扇工作時(shí)同時(shí)使用，也可以單獨(dú)用于照明。由于本發(fā)明的光催化劑的有機(jī)物分解效率大于以往，所以，如果是污染較少的場(chǎng)合，不用再特別設(shè)置照明裝置，只要利用室內(nèi)照明水平就能夠獲得充分的分解效果，但廚房等污染嚴(yán)重的地方就不能夠獲得令人滿意的效果。但如果如本實(shí)施例所示，并用了一般的熒光燈或白熾燈泡，即使是廚房或廁所之類污染較嚴(yán)重的場(chǎng)所也能夠獲得充分的效果。
(實(shí)施例3)參考圖5，對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例3的電風(fēng)扇進(jìn)行說明。
圖5為電風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的外觀側(cè)視圖。電風(fēng)扇主體的底座38上安裝了支撐柱39，支撐柱39中插入了能夠自由伸縮的滑動(dòng)管40。滑動(dòng)管40支撐位于其上方的由葉輪41、防護(hù)裝置42和電動(dòng)機(jī)43等構(gòu)成的頭部44?？紤]到強(qiáng)度的問題，支撐柱39的直徑越往下越大。利用電動(dòng)機(jī)43的驅(qū)動(dòng)力使葉輪41運(yùn)轉(zhuǎn)，從主體背面向前方制造空氣流。防護(hù)裝置42的作用是防止手指與轉(zhuǎn)動(dòng)著的葉輪41接觸，為了防止兒童等出事故，用網(wǎng)狀物45(圖中未顯示)將整個(gè)防護(hù)裝置42罩住，這樣將更安全。支撐柱39下部安裝了遙控座46，一般遙控裝置47被裝入遙控座46中。利用遙控裝置47的開關(guān)操作可設(shè)定動(dòng)作模式，即，從遙控裝置47的紅外線發(fā)光部分48發(fā)射出紅外信號(hào)，再通過主體底座38上面的紅外線受光部分49接收信號(hào)，這樣就進(jìn)行了設(shè)定操作。
本實(shí)施例中，葉輪41為AS樹脂的注入成型品，葉輪41的表面形成了與前述ABS等成型品同樣的試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
防護(hù)裝置42由經(jīng)過聚酯類烘漆涂布的鋼絲材料構(gòu)成，其表面也形成了同樣的試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。網(wǎng)狀物45由尼龍纖維構(gòu)成，其表面同樣形成了試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
另外，遙控裝置47的紅外線發(fā)光部分48和主體底座38上面的紅外線受光部分49是透明的部件，由AS樹脂構(gòu)成。
這些透明部件表面也形成了試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。在對(duì)象部件表面形成作為第1層的鈦酸酯類偶合劑薄膜，該膜形成后，再形成作為第2層的試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
葉輪41和防護(hù)裝置42等的表面與前述空氣凈化器和換氣扇的葉輪及框架相同，因吸附浮游在空氣中的異物而被污染，但由于形成了本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，所以，以室內(nèi)照明光的亮度水平就可使吸附的污染物氧化分解，具有難以污染的效果。
另外，本實(shí)施例具備利用紅外線的遠(yuǎn)距離操作裝置，由于在這些紅外信號(hào)發(fā)射和接收部分所用的透明部件表面形成了低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，所以，不會(huì)因?yàn)椴考砻娓街奈廴疚锒绊懶盘?hào)的接收。
本實(shí)施例為使用了螺旋式葉輪的電風(fēng)扇實(shí)例，如果是使用了多葉片型葉輪的電風(fēng)扇，也能夠以同樣的構(gòu)成獲得同樣的效果。
(實(shí)施例4)參考圖6、圖7，對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例4的吸塵器進(jìn)行說明。
圖6為吸塵器的外觀側(cè)視圖，圖7為吸塵器主體的剖面圖。
吸塵器主體50由覆蓋下部的合成樹脂成型品下蓋51、覆蓋上部的上蓋52、中蓋53、格柵蓋54和手柄部分55構(gòu)成，后方下部的左右兩側(cè)設(shè)置了一對(duì)直徑較大的后輪56，在前方下部的底部中央設(shè)置了直徑較小的可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪57。上蓋52中央設(shè)置了主體開關(guān)部分58，該主體開關(guān)部分58由位于中央的紅外受光部分59和電源開關(guān)60及信號(hào)線軸按鈕61構(gòu)成。集塵室62與由吸入管部分63、延長(zhǎng)管部分64、吸入口部分65構(gòu)成的吸入管組合體66相連。延長(zhǎng)管部分64的上部連接了手柄部分67，該手柄部分67上安裝了手動(dòng)操作部分68。該手動(dòng)操作部分68上裝置了紅外信號(hào)的發(fā)射部分69，將紅外信號(hào)發(fā)射部分69發(fā)出的紅外信號(hào)傳遞到吸塵器主體50的紅外接收部分59為無線操作。吸塵器主體50的內(nèi)部前方設(shè)置了集塵室62，內(nèi)部后方并列設(shè)置了電動(dòng)送風(fēng)機(jī)70和信號(hào)線軸部分71，還在電動(dòng)送風(fēng)機(jī)70和信號(hào)線軸部分71上部設(shè)置了控制基板72。
另外，在電動(dòng)送風(fēng)機(jī)部分70的后方，從吸塵器主體50的背面下端到上端沿上下方向形成了第一排氣通風(fēng)道73，該第一排氣通風(fēng)道73下端再與形成于電動(dòng)送風(fēng)機(jī)部分70下部的第二排氣通風(fēng)道74相連，由上述第一排氣通風(fēng)道73和第二排氣通風(fēng)道74構(gòu)成排氣通風(fēng)道75(圖中未顯示)，使第二排氣通風(fēng)道74與電動(dòng)送風(fēng)機(jī)部分70相連，第一排氣通風(fēng)道73與排氣通風(fēng)道76相連。集塵室62上部設(shè)置了紙制過濾器安裝部位77和78，該紙制過濾器安裝部位77和78上裝有紙制過濾器79的厚紙，關(guān)閉構(gòu)成集塵室62上部的中蓋53，可將安裝口80和紙制過濾器79固定在規(guī)定位置上?？勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)的輪子57回轉(zhuǎn)自如地沿水平方向安裝在形成于下蓋51前方底部的凹部。隨著空氣流動(dòng)從安裝口80吸入的垃圾、塵埃、壁虱、微生物等被收集在紙制過濾器79中。
然后，將除去了上述固形物的空氣流通過設(shè)置在集塵室62和電動(dòng)送風(fēng)機(jī)70之間的隔板81上、且具備輔助過濾器82的連通口83被導(dǎo)入電動(dòng)送風(fēng)機(jī)70，冷卻電動(dòng)送風(fēng)機(jī)70后，冷卻過的空氣流經(jīng)過第二排氣通風(fēng)道74和第一排氣通風(fēng)道73，從具備排氣過濾器84的排氣通風(fēng)部分76排出。
本實(shí)施例中，吸塵器主體上的上蓋52、中蓋53、格柵蓋54、手柄部分55、吸入管組合體66的延長(zhǎng)管部分64、吸入口部分65和手柄部分67都為ABS注入成型品，這些成型品表面形成了試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。在對(duì)象部件表面形成作為第1層的鈦酸酯系偶合劑薄膜，形成該膜后，再形成試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，構(gòu)成第2層。
吸塵器與其他實(shí)施例的物品相比，由于它的移動(dòng)性較強(qiáng)，所以外部部件表面容易受損。即，吸塵器主體和吸入口部分在地面運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)常會(huì)與家具或壁面等發(fā)生摩擦和碰撞，這樣不僅會(huì)漸漸形成刮痕而失去光澤，對(duì)外觀有所影響，而且可能因此造成破損。為了防止上述情況的出現(xiàn)，以往都是涂布紫外線固化型丙烯酸樹脂等以確保表面硬度，而本發(fā)明的構(gòu)成低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的TiO2和作為粘合劑使用的SiO2膜的硬度都大于ABS，其硬度達(dá)到鉛筆硬度2H～4H的程度，所以，用于外裝部件時(shí)，在獲得難以形成刮痕的效果的同時(shí)，還能夠獲得其本身具備的防污、抑制微生物繁殖等效果。
尤其是手柄部分67為手直接接觸的部件，以吸附在其上的汗水等的體脂為營(yíng)養(yǎng)成分，很容易造成細(xì)菌的繁殖，以往都是在成型樹脂中混合入咪唑類、噻唑啉類等有機(jī)抗菌劑或銅類、鋅類、銀類無機(jī)抗菌劑，以獲得抗菌效果，但本發(fā)明就不需要進(jìn)行這些處理。
另外，由于吸入口部分和車輪部分可進(jìn)行滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，所以，在干燥環(huán)境下使用吸塵器時(shí)容易產(chǎn)生靜電，使地毯等的纖維或塵埃等大量吸附在上述部件表面。為了防止上述情況的產(chǎn)生，以往都是在成型樹脂中混合入各種表面活性劑或聚酰胺、聚乙二醇類等親水性高分子物，使表面電阻減小來達(dá)到目的，本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的電阻值較小，即使是電阻值較大的ABS成型樹脂，也能夠獲得防止塵埃等附著的效果。前述手柄部分67上設(shè)置了手動(dòng)操作部分68，該手動(dòng)操作部分68的背面安裝了載有電子元件的控制基板，如果手動(dòng)操作部分68附近產(chǎn)生了靜電，也會(huì)誘發(fā)控制基板的錯(cuò)誤操作，本發(fā)明的防靜電效果不僅能夠防止塵埃等的吸附，還能夠防止控制基板的錯(cuò)誤操作。
另外，設(shè)置在手動(dòng)操作部分68的紅外信號(hào)發(fā)射部分69和吸塵器主體1的紅外受光部分59與前述實(shí)施例3的電風(fēng)扇一樣，都是透明的AS樹脂制成型品，由于其表面形成了低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，所以，能夠防止因污染而對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射和接收造成的影響。
又，設(shè)置在主體的排氣通風(fēng)部分76的排氣過濾器84由聚丙烯腈和PP的混紡非織造布構(gòu)成，在排氣過濾器84的表面形成了試樣No21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。排氣通風(fēng)部分76上設(shè)有多個(gè)開口，由于排氣過濾器84的空氣排出面受來自開口部分的室內(nèi)照明和太陽光等光線的照射，所以，過濾器表面也得到凈化。
另外，覆蓋主體上部的上蓋52、中蓋53、格柵蓋54和手柄部分55等部件都是透明的，所以，外部光線可以照射到內(nèi)部，如果在集塵室62內(nèi)部的紙制過濾器79和輔助過濾器82的過濾器纖維表面形成本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，也可獲得抗菌效果和除臭效果。
(實(shí)施例5)參考圖8，對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例5的衣物烘干機(jī)進(jìn)行說明。
圖8為衣物烘干機(jī)主體的剖面圖。85為外部框架，86為開關(guān)蓋子，87為旋轉(zhuǎn)滾筒，88為熱源，89為排氣口，90為雙翼風(fēng)扇，91為風(fēng)扇罩、92為形成動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)，93為將電動(dòng)機(jī)92的動(dòng)力傳遞到旋轉(zhuǎn)滾筒87的傳送帶，94為將電動(dòng)機(jī)92的動(dòng)力傳遞到雙翼風(fēng)扇90的圓形傳送帶，95為第一密封氈，96為第二密封氈，97為隔板，98為將從風(fēng)扇罩91排出的循環(huán)風(fēng)導(dǎo)向熱源88的循環(huán)通風(fēng)道，99為布制過濾裝置，100為將風(fēng)扇罩91固定在外部框架85上的FD軸，101為安裝軸承102的安裝環(huán)(軸承套)，旋轉(zhuǎn)滾筒87由軸承102支撐，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)滾筒87利用傳送帶93傳遞的電動(dòng)機(jī)92產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與雙翼風(fēng)扇90一起旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)攪拌衣物的同時(shí)，產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)(由實(shí)線箭頭表示)，該循環(huán)風(fēng)在經(jīng)過熱源88時(shí)被加熱，然后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)滾筒87中，蒸發(fā)衣物中的水分使其干燥。接著，利用雙翼風(fēng)扇90使循環(huán)風(fēng)經(jīng)過循環(huán)通風(fēng)道98內(nèi)部到達(dá)熱源88，再次加熱使衣物反復(fù)干燥，開關(guān)蓋子86內(nèi)側(cè)安裝了附有熒光燈103的照明裝置104。沿著旋轉(zhuǎn)滾筒87的內(nèi)周面貼上了緩解沖擊的緩沖材料105。緩沖材料為PP的發(fā)泡體本實(shí)施例中，作為旋轉(zhuǎn)滾筒87的內(nèi)部部件是受照明裝置的光線照射的部件，如緩沖材料105、布制過濾器裝置99、開關(guān)蓋子86的內(nèi)側(cè)面等部件都由ABS或PP樹脂構(gòu)成，它們的表面都形成了試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。在對(duì)象部件表面形成作為第1層的有機(jī)硅烷偶合劑膜，形成該膜后，再形成作為第2層的試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
照明裝置可在干燥過程中使用，也可與干燥操作無關(guān)而單獨(dú)使用，如果用熒光燈103的光線進(jìn)行照射，則能夠有效地氧化分解附著在上述部件表面的有機(jī)物和包含在所接觸的空氣中的惡臭物質(zhì)，這樣就可有效地抑制微生物的繁殖及除臭。
干燥過程中由于衣物在進(jìn)行著轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，光線不可能到達(dá)每一處，如果在干燥結(jié)束后，將照明裝置打開一段時(shí)間以凈化旋轉(zhuǎn)滾筒87內(nèi)部則更有效。
另外，外部框架1由鍍鋅鋼板制成，其外側(cè)涂布了環(huán)氧樹脂粉體涂料。在涂膜表面形成了試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
開關(guān)蓋子86的外部為PS樹脂的注入成型品，其表面也形成了試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
上述外部部件，如外部框架85和開關(guān)蓋子86外側(cè)的光催化劑薄膜的作用與前述實(shí)施例1～4的外部部件相同，也是利用室內(nèi)光線就能夠獲得充分的防污、抗菌等效果。
(實(shí)施例6)參考圖9、圖10和圖11，對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例6的餐具烘干機(jī)進(jìn)行說明。
圖9為餐具烘干機(jī)的外觀側(cè)視圖。圖10為將排氣口128附近放大后的剖面圖。圖11為主體剖面圖。
主體106的內(nèi)部用隔板109區(qū)分為干燥室107和運(yùn)轉(zhuǎn)控制室108上下兩個(gè)部分。運(yùn)轉(zhuǎn)控制室108中設(shè)置了用于送出干燥空氣的由扇形馬達(dá)110、送風(fēng)風(fēng)扇111、罩子112和加熱機(jī)113構(gòu)成的加熱送風(fēng)單元114，在通過通風(fēng)道115與干燥室107相連的配置了吸氣過濾器116的吸氣口117和加熱送風(fēng)單元114之間設(shè)置了控制機(jī)118。干燥室107內(nèi)為收集餐具，在其上部設(shè)置了上籃119和下籃120。下籃120設(shè)置在與鉸鏈122相連的可動(dòng)桿125上的用于接水的器皿124上，可向門121的下部自由傾斜。同樣，上籃119也被設(shè)置在可動(dòng)桿123上?？蓜?dòng)桿123、125安裝在設(shè)置于干燥室107側(cè)壁上可自由旋轉(zhuǎn)的滾筒(圖中未顯示)上，能夠前后移動(dòng)。用手拉門121的把手126時(shí)，該下籃120離開干燥室107，由于籃子的前端受到牽拉，所以，下籃120和上籃119都從干燥室107移到外部。設(shè)置于模板127的排氣口128為格子狀，具備排氣過濾器129。設(shè)置于主體106的隔板109的開口部分130通過排氣通風(fēng)道131與干燥室107相連。為使溫度檢測(cè)器132免受外部溫度的影響，將其設(shè)置在排氣通風(fēng)道131內(nèi)部。
吸氣口117為PP的注入成型品，吸氣過濾器116為尼龍制網(wǎng)狀物，其表面形成了后述表7所示的試樣No.91的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。尼龍制網(wǎng)狀物經(jīng)紫外線照射處理后，形成試樣No.91的含有銀的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
由于吸氣過濾器116表面受到室內(nèi)照明光線的照射，所以吸附著的有機(jī)物及吸收的空氣中的惡臭物質(zhì)能夠被氧化分解。排氣口128和排氣過濾器129上也同樣形成了試樣No.91的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。由于排出的濕氣在吸排氣口周圍結(jié)露，所以容易造成潤(rùn)濕狀態(tài)，使霉菌和細(xì)菌繁殖，但使用了本發(fā)明的分解效率較高的光催化劑，就能夠以室內(nèi)光有效地抑制上述微生物的繁殖。試樣No.91的組成中，包含在組合物中的銀本身具有抗菌作用，所以效果更好。為了提高抗菌效果，也可混合入載有銀的泡沸石或磷灰石等陶瓷粒子。
另外，干燥室107內(nèi)部還設(shè)置了附有熒光燈133的照明裝置134。照明裝置的作用不僅是在打開門121時(shí)照明，以確認(rèn)內(nèi)部餐具的干燥程度(此為照明原有的功能)，還具有凈化干燥室107內(nèi)部的功能。即，通過在干燥室107內(nèi)部部件表面形成光催化劑薄膜，對(duì)經(jīng)過光照射的部分產(chǎn)生抗菌和防污效果。本實(shí)施例中，上籃119和下籃120是在鐵制框架上烘涂聚酰胺類粉體樹脂而形成的，該油漆的表面經(jīng)紫外線照射處理后，形成了試樣No.92的含有銅的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。上下籃是與餐具直接接觸的部件，所以保持其清潔是非常重要的，利用光催化劑的作用可防止表面污染及抑制微生物的繁殖，這樣就可達(dá)到保潔目的。銅和銀一樣，也是自身具備抗菌作用的金屬，所以能夠提高抗菌效果。
與實(shí)施例5的衣物烘干機(jī)相同，干燥過程中餐具會(huì)出現(xiàn)影子，這樣光就不能夠照到每一處，如果在干燥結(jié)束后將照明裝置打開一段時(shí)間，對(duì)干燥室107內(nèi)部進(jìn)行凈化，這樣效果將更好。
門121是ABS樹脂的成型品，其表面形成了試樣No.86的含有ATO的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。門121表面的光催化劑薄膜的效果與前述實(shí)施例1～5的外部部件相同，利用室內(nèi)光線就能夠獲得充分的防污、抗菌等效果。
(實(shí)施例7)參考圖12、圖13和圖14，對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例7的洗碗機(jī)進(jìn)行說明。
圖12為洗碗機(jī)的外觀側(cè)視圖。圖13和圖4為洗碗機(jī)的剖面圖。
在外部框架135內(nèi)部設(shè)置了餐具收集槽136，在設(shè)置了開關(guān)其前部開口部分的門137的餐具收集槽136的側(cè)壁下部設(shè)置了段部138。段部138上設(shè)置了可自由裝卸的餐具收集用下籃139。餐具收集槽136底部外側(cè)設(shè)置了泵140，泵140備有泵馬達(dá)141。在餐具收集用下籃139的垂直下方設(shè)置了可轉(zhuǎn)動(dòng)的下噴管142，該下噴管142上配置了多個(gè)孔穴143。餐具收集用下籃139上設(shè)置了將來自泵140的凈水送達(dá)上噴管144的文丘里管145。上噴管144在餐具收集用上籃146的垂直下方以其中心為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。上噴管144上面設(shè)置了多個(gè)孔穴147。餐具收集槽136外側(cè)底部或背部設(shè)置了加熱器148。為包住加熱器148還設(shè)置了加熱器罩149。在餐具收集槽136的外側(cè)面部設(shè)置了給水電磁閥150。在餐具收集槽136外側(cè)上部設(shè)置了排氣通風(fēng)道151，它與排氣口152相連。門137外側(cè)上部設(shè)置了控制模板153。餐具收集槽136底部外側(cè)設(shè)置了排水泵154和送風(fēng)單元155。
在洗滌時(shí)，由給水電磁閥150供水，使泵140啟動(dòng)，將壓出的水供給下噴管142的同時(shí)，接通加熱器148，使水溫上升。水從孔143噴出的同時(shí)，經(jīng)過文丘里管145送達(dá)上噴管144，使水也從孔147噴出，這樣就可一邊轉(zhuǎn)動(dòng)上下噴管一邊將溫水無一遺漏地噴射到餐具收集籃146內(nèi)的餐具上，洗去污垢。洗滌結(jié)束后，接通排水泵154，將污水排出，然后將上述操作重復(fù)數(shù)次沖洗內(nèi)部污垢，這樣就可徹底洗凈。沖洗結(jié)束后進(jìn)行干燥。接通送風(fēng)單元155，使送風(fēng)風(fēng)扇156運(yùn)轉(zhuǎn)，通過設(shè)置于餐具收集槽136底部的送風(fēng)通道157和加熱器148將風(fēng)送至餐具收集槽136內(nèi)。此時(shí)，使加熱器148間歇通電一定時(shí)間，使冷風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)闇責(zé)岬娘L(fēng)，利用溫?zé)岬娘L(fēng)，使內(nèi)部水滴、殘留水分以及附著在餐具上的水滴轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝?，通過排氣通道151從排氣口152排出。
本實(shí)施例中，排氣口152為ABS樹脂的成型品，與前述餐具烘干機(jī)同樣，形成了試樣No.91的含有銀的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。由于排出的濕氣在排氣口周圍結(jié)露，所以容易形成潤(rùn)濕狀態(tài)，這樣就導(dǎo)致了霉菌和細(xì)菌的繁殖，但如果使用了本發(fā)明的分解效率較高的光催化劑，就能夠以室內(nèi)光線有效地抑制上述微生物的繁殖。
餐具收集槽136內(nèi)部設(shè)置了附有熒光燈158的照明裝置159。照明裝置的作用不僅是在打開門137時(shí)照明，以確認(rèn)內(nèi)部餐具的洗凈和干燥程度(此為照明原有的功能)，還具有凈化餐具收集槽136內(nèi)部的功能。即，通過在餐具收集槽136內(nèi)部部件表面形成光催化劑薄膜，對(duì)經(jīng)過光照射的部分產(chǎn)生抗菌或防污效果。
本實(shí)施例中，餐具收集用上籃146和餐具收集用下籃139是在鐵制框架上烘涂聚酰胺類粉體樹脂而形成的，在該涂膜表面形成了試樣No.92的含有銅的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
由于上下籃是與餐具直接接觸的部件，所以保持其清潔是非常重要的，利用光催化劑的作用可防止表面污染及抑制微生物的繁殖，這樣就可達(dá)到保潔目的。
其他受照明裝置159的光線照射的部件有餐具收集槽136、上噴管144、下噴管142、文丘里管145等，這些部件使用的是PP樹脂的注入成型品或SUS塑性變形品。這些部件表面經(jīng)過電暈放電處理后，形成了只含有SiO2的薄膜，即表1中以試樣No.12表示的底層，該膜形成后，再形成試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
在餐具收集槽136內(nèi)部部件上形成了光催化劑薄膜，附有照明裝置159的洗碗機(jī)所特有的作用是提高干燥效率。本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的基本材料TiO2和SiO2都是水潤(rùn)濕性良好的材料，即使附著了從餐具除去的油脂等不沾水的物質(zhì)，也能夠利用照明裝置159的光進(jìn)行分解，所以，能夠經(jīng)常保持較高的水潤(rùn)濕性。
洗滌餐具過程中，進(jìn)行最終的沖洗操作時(shí)的水溫上升到60～70℃，內(nèi)部溫度提高后，雖然通過送風(fēng)將濕氣排到機(jī)器外，但殘留在餐具收集槽136內(nèi)部的水分的干燥效率卻有所降低。由于對(duì)餐具收集槽136、上噴管144、下噴管142和文丘里管145等部件的耐水性要求較高，所以大多采用疏水性材料，一般表面的水潤(rùn)濕性較差。在水潤(rùn)濕性不良的材料表面，水不是以薄膜狀的潤(rùn)濕狀態(tài)存在，而是以接觸角較大的水滴狀附著。由于洗滌時(shí)使用了含有表面活性劑的洗滌劑，所以，洗滌用水的表面張力有所下降，接觸角減小，轉(zhuǎn)變?yōu)闈?rùn)濕情況良好的狀態(tài)，但最終沖洗時(shí)水中幾乎不含洗滌劑，所以水的表面張力非常高。因此，最終的沖洗操作結(jié)束時(shí)，在餐具收集槽136內(nèi)部的各部件表面附著了無數(shù)個(gè)具有較大接觸角的水滴。
這些接觸角較大的水滴與展開為薄膜狀的水膜相比，水量大，不易干燥。而且，水滴狀的水在干燥時(shí)始終保持水滴狀地縮小干燥，由于表面積變小，所以干燥速度更慢，干燥所需的時(shí)間約為3倍。餐具多由水潤(rùn)濕性良好的玻璃、陶瓷或木材制成，能夠比較快地干燥，但如果洗碗機(jī)本身以附著水滴的狀態(tài)結(jié)束洗滌操作，則打開門137時(shí)，由于取出上下餐具收集籃時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)使水滴在餐具上，這樣就導(dǎo)致已經(jīng)干燥的餐具再次被弄濕的不良情況發(fā)生。
餐具收集槽136、上噴管144、下噴管142、文丘里管145等部件為PP成型品時(shí)，沖洗結(jié)束時(shí)附著水滴的殘留水量約為30g，而形成本發(fā)明的光催化劑膜時(shí)，附著的殘留水量將減少為5g左右。另外，由于本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的光活性較高，利用照明裝置159的光就可分解附著的油脂類物質(zhì)，所以，不會(huì)因?yàn)橛椭愇镔|(zhì)的附著而降低水潤(rùn)濕性能。
與實(shí)施例6的餐具烘干機(jī)同樣，干燥過程中餐具會(huì)出現(xiàn)影子，這樣光就不能夠照到每一處，如果在于燥結(jié)束后將照明裝置打開一定時(shí)間，就可對(duì)餐具收集槽136內(nèi)部進(jìn)行凈化，這樣效果將更好。
門137是PP樹脂的成型品，其表面經(jīng)過電暈放電處理后，先形成試樣No.12表示的底層，該膜形成后，再形成試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
門137表面的光催化劑薄膜的效果與前述實(shí)施例1～6的外部部件相同，利用室內(nèi)光線就能夠獲得充分的防污、抗菌等效果。本實(shí)施例對(duì)安裝型洗碗機(jī)進(jìn)行了說明，但臺(tái)式洗碗機(jī)也能夠獲得同樣的光催化劑薄膜的效果。如果洗碗機(jī)為臺(tái)式的，由于室內(nèi)光線照射到外部部件前方，所以，若在其側(cè)面或頂部的外壁面部件表面形成光催化劑薄膜將很有效。
(實(shí)施例8)參考圖15、圖16對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施例8的廚房垃圾處理機(jī)進(jìn)行說明。
圖15為廚房垃圾處理機(jī)的外觀側(cè)視圖，圖16為主體剖面圖。
框架160內(nèi)部的中央具有可自由旋轉(zhuǎn)的攪拌翼161，其上部設(shè)置了裝有垃圾投入口163的處理槽164，其中投入了培養(yǎng)基材165。培養(yǎng)基材165是將以木質(zhì)素等微生物難以分解的纖維素為主成分的鋸末子、稻殼、稻草剪斷后形成的材料，其每一粒都具有多孔質(zhì)的空隙，且粒徑不一致，粒與粒間也有較大的空隙。
旋轉(zhuǎn)軸166上裝有3根攪拌翼161，由設(shè)置在處理槽164中的軸承167支撐，一方突出的旋轉(zhuǎn)軸端部與電動(dòng)機(jī)168通過鏈條等傳動(dòng)手段169以適當(dāng)?shù)臏p速比相連。處理槽164上部開口部分170上設(shè)置了可自由開閉上部模板172的內(nèi)蓋171。另外，在處理槽164上部附近還設(shè)置了換氣扇173、吸氣口174和排氣口175，利用換氣扇173的旋轉(zhuǎn)，將在處理槽164內(nèi)分解出的氣體及水分從排氣口175排出。又，在吸氣口174和排氣口175上都分別設(shè)置了有大小適當(dāng)?shù)木W(wǎng)眼的過濾器。
此外，還設(shè)置了吸氣口174的開關(guān)蓋子176，它利用設(shè)置在框架160的電磁線圈177的往返運(yùn)動(dòng)來打開或關(guān)閉吸氣口174。另外，上部模板172上設(shè)置了控制運(yùn)轉(zhuǎn)的操作部分178，由該操作部分對(duì)控制機(jī)179的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，使廚房垃圾處理機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
培養(yǎng)基材165在數(shù)月之后因空隙部分被分解物等填滿，因而其空隙率有所降低，不能夠再對(duì)垃圾進(jìn)行處理，所以有更換的必要。為此，在處理槽164底部設(shè)置了排出口180和排出通道181，進(jìn)入排出通道181的培養(yǎng)基材165可從框架160中排出。
處理槽164的培養(yǎng)基材165上部的空隙部分的空氣中除了含有濕氣之外，還含有大量分解氣體，如三甲胺、甲硫醇、氨氣、硫化氫等非常臭的氣體。由于臭氣非常強(qiáng)烈，所以，以往都不將廚房垃圾處理機(jī)放置在廚房?jī)?nèi)，而是放置在住宅小區(qū)的陽臺(tái)上，但即使這樣，臭氣仍會(huì)彌漫出來。
以往的除臭方法是使用活性炭等吸附性材料或錳系熱分解催化劑等，但它們的效果都不好或使用壽命不長(zhǎng)，因此都不太理想。
本實(shí)施例中，在排氣口175部分設(shè)置了排氣過濾器182、183，在其間隙中設(shè)置了紫外燈184。排氣過濾器182以泡沸石為主成分，排氣過濾器183以活性炭為主成分，所以，它們都是蜂窩狀結(jié)構(gòu)，由紫外燈184發(fā)出的紫外線能夠照射到蜂窩狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。該排氣過濾器182和183的蜂窩狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上形成了表5所示的試樣No.62的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的分解效率較高，在前述實(shí)施例1～7這樣有機(jī)物負(fù)載較小的用途中，利用室內(nèi)照明裝置水平，即波長(zhǎng)為250～350(nm)的紫外光以0.001～0.01mW/cm2的亮度，或用熒光燈及白熾燈以0.01～0.1mW/cm2的亮度就可分解有機(jī)物，但如本實(shí)施例所示，如果是氨氣濃度為數(shù)ppm這樣的高負(fù)載的情況，就需要設(shè)置紫外線發(fā)射裝置。
一般可使用水銀燈或金屬鹵化物燈等紫外燈，但本發(fā)明的分解效率高于以往的氧化物光催化劑，所以，除臭效果較好，對(duì)紫外線強(qiáng)度要求也比使用了以往的氧化物光催化劑的情況低。當(dāng)投入的垃圾分解最活躍時(shí)，也就是前述惡臭物質(zhì)產(chǎn)生最多的時(shí)候。
由于垃圾的分解一般在投入后1小時(shí)至8小時(shí)這段時(shí)間最活躍，所以，配合適時(shí)打開紫外燈184，能夠延長(zhǎng)燈的使用壽命。排氣過濾器183以活性炭為主成分，臭氣濃度較小時(shí)，臭氣可吸附在上述活性炭中，但隨著吸附量的增加，吸附效率會(huì)慢慢降低，所以，定期照射紫外線，使吸附著的惡臭物質(zhì)分解，能夠使活性炭再生。
另外，框架160由油漆鋼板制成，外蓋171為PP樹脂的注入成型品，其表面涂布了氯乙烯有機(jī)涂膜，該涂膜表面形成了試樣No.21的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。
上述外部框架160和外蓋171表面的光催化劑薄膜的效果與前述實(shí)施例1～7的外部部件相同，即利用室內(nèi)光線就能夠獲得充分的防污、抗菌等效果。特別是利用廚房垃圾處理機(jī)對(duì)垃圾進(jìn)行處理時(shí)，由于垃圾產(chǎn)生的污水經(jīng)常會(huì)污染外部部件，所以用本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的防污效果就較好。當(dāng)廚房垃圾處理機(jī)被放置在室外時(shí)，外部部件受太陽光照射，太陽光的波長(zhǎng)為250～350(nm)的紫外光亮度為0.1～5.0mW/cm2，比室內(nèi)照明光線強(qiáng)，也能夠分解垃圾產(chǎn)生的污水。
形成于上述實(shí)施例1～8中的各種熱塑性塑料等的被覆體，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的空氣流的通道、設(shè)置在通道中的過濾器等過濾裝置，以及受室內(nèi)照明裝置等外部光線照射的外部部件、設(shè)置在裝置內(nèi)部的由照明裝置的光線照射的部件表面的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的配比情況，以及膜的固化條件和各配比組成的特性等，將在以下的實(shí)施例9～16中進(jìn)行說明。
(實(shí)施例9)制備在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。使用該溶液在PET膜上形成TiO2膜，制得圖17的PET膜。以下是操作過程。
首先，對(duì)SiO2溶膠的制備方法進(jìn)行說明。將5g四乙氧基硅烷溶于100ml水-乙醇-丙醇(3∶27∶70)的混合溶液中，于40℃攪拌5小時(shí)左右，再將所得溶液在室溫下放置2周，使其成為SiO2溶膠。
下面對(duì)在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液的制備方法進(jìn)行說明。首先，以TiO2/SiO2＝9的重量比，在所得的SiO2溶膠中加入TiO2微粒，然后，加入必要量的水使固形成分的濃度調(diào)整為4wt％。接著，為使TiO2微粒分散在SiO2溶膠中，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。
然后，在PET膜185上涂布上述制得的分散了TiO2微粒的SiO2溶膠，于120℃用低壓水銀燈(強(qiáng)度15mW/cm2)照射5分鐘，形成涂布了在SiO2膜186中分散了TiO2微粒187的分散了TiO2微粒的SiO2膜188的塑料薄膜。形成于PET膜185的薄膜的膜質(zhì)和強(qiáng)度均良好，其膜厚為300nm。
對(duì)氧化鈦的有機(jī)物分解活性進(jìn)行評(píng)估。活性試驗(yàn)是在薄膜上涂布紅紫系有機(jī)色素，然后在254nm以1(mW/cm2)的光強(qiáng)度進(jìn)行照射。從初期的色素透過率的變化量可求出分解速度。圖20為上述試驗(yàn)結(jié)果。
圖中，為了進(jìn)行比較，除了分散了TiO2的SiO2膜之外，還顯示了無膜和SiO2膜的結(jié)果。無分散了TiO2的SiO2膜和SiO2膜的情況下，色素量幾乎沒有變化，有分散了TiO2的SiO2膜的情況，在30分鐘后約有45％進(jìn)行了分解。
這樣，就能夠制得涂布了分散有具備光催化劑作用的TiO2的SiO2膜的PET膜。本發(fā)明的成膜方法可在120℃左右進(jìn)行，除了硼硅酸玻璃基板之外，還可用于塑料材料。由于一般的溶膠-凝膠法需要400℃左右的溫度，所以很難用于塑料制品，而且，TiO2的結(jié)晶化也需10分鐘以上，但利用本發(fā)明的制備方法能夠在低溫下成膜，所以，可使用的基材很多，在任何材料表面都可形成光催化劑薄膜。另外，成膜時(shí)間僅需數(shù)分鐘這樣的短時(shí)間，所以可大幅度降低產(chǎn)生成本。
然后，為了提高光催化劑性能，可添加輔助催化劑。即，在上述制得的SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液中添加各種硝酸鹽，然后在PET膜上成膜，進(jìn)行色素的分解反應(yīng)，其結(jié)果如表1所示。
表1添加劑的添加效果

從表1可看出，添加了Na、Li、K、Mg、Ca、Sr、Zn的光催化劑是有效的，而Fe、Al為失活劑。
圖21表示電負(fù)性和輔助催化劑的添加效果的曲線圖。從圖中可看出，電負(fù)性越小效果越好，特別是添加了Li、Na、Mg后很有效，可見除了電負(fù)性之外，離子半徑也是相當(dāng)重要的。圖22表示電負(fù)性、離子半徑和添加效果間的關(guān)系，從圖中可看出，如果元素的電負(fù)性小于1.6、離子半徑小于0.2nm，則添加其價(jià)數(shù)在2以下的離子將有效。
(實(shí)施例10)制備幾種在SiO2溶膠中分散了不同粒徑的TiO2粒子的溶液。TiO2/SiO2的重量比為9，Li添加量為5wt％，與實(shí)施例1同樣操作，在PET膜上形成分散了TiO2的SiO2膜，然后用有機(jī)色素檢測(cè)10分鐘后的分解率。
表2 對(duì)應(yīng)于TiO2粒徑的色素分解率

表2表示所制備試樣的各種條件和試驗(yàn)結(jié)果。從上述結(jié)果可看出，分散的TiO2粒子的粒徑為8～10nm時(shí)最有效。根據(jù)粒徑的不同分解速度也有所變化，如果TiO2/SiO2比變小，則TiO2粒子的最適粒徑也將發(fā)生變化，其范圍為5～20nm，這時(shí)的分解速度較理想。所以，添加了Li催化劑的TiO2粒子的半徑為5～20nm時(shí)最好。除了Li之外，Na、K、Mg、Ca、Sr、Zn也能夠獲得同樣的結(jié)果。
(實(shí)施例11)表3表示Li添加量、TiO2/SiO2發(fā)生變化時(shí)色素分解率(10分鐘后的分解率)和膜強(qiáng)度的情況。溶液的制備方法和成膜方法都與實(shí)施例1相同。從這些結(jié)果可看出，對(duì)分解率和膜強(qiáng)度都有效的條件是Li添加量為0.5～20wt％、TiO2/SiO2為9～5。
表3 對(duì)應(yīng)于Li添加量、TiO2/SiO2的色素分解率

表4表示TiO2/SiO2和膜厚發(fā)生變化時(shí)的色素分解率和膜質(zhì)的情況。溶液的制備和成膜方法與實(shí)施例1相同，膜厚以溶液中的固形成分濃度在0.5～8wt％的范圍內(nèi)為限進(jìn)行調(diào)節(jié)。
其結(jié)果是，如果膜厚為100～500nm，則分解率和膜質(zhì)不受TiO2/SiO2比的影響，情況良好。
除了Li之外，Na、K、Mg、Ca、Sr、Zn也能夠獲得與上述同樣的結(jié)果。
表4 對(duì)應(yīng)于TiO2/SiO2比和膜厚的色素分解率

(實(shí)施例12)表5表示添加了TiO2之外的氧化物半導(dǎo)體，如ATO、ITO、ZnO、Fe2O3、Cr2O3微粒時(shí)的色素分解率測(cè)定結(jié)果。進(jìn)行測(cè)定色素分解率試驗(yàn)時(shí)，紫外燈(254nm)強(qiáng)度為0.2mW/cm2。另外，若沒有特別注明，本實(shí)施例之后的色素分解試驗(yàn)也是在上述條件下進(jìn)行的。其結(jié)果是，添加ATO、Fe2O3、Cr2O3微粒有效，對(duì)添加量沒有限定，最有效的是10～20wt％。各氧化物構(gòu)成元素的電子親和力如下所示，使用了具有1.2eV以上的電子親和力的構(gòu)成元素的氧化物半導(dǎo)體有效。
表5 對(duì)應(yīng)于各種氧化物半導(dǎo)體添加量的色素分解率

構(gòu)成元素 TiSnIn ZnFeCr電子親和力(eV) 1.251.2 0.2-1.23.163.54氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，在微粒的粒子表面形成了肖特基勢(shì)壘，這樣就不能夠?qū)⑻砑恿搜趸锇雽?dǎo)體的載體注入TiO2中，使效果不能夠顯現(xiàn)。針對(duì)這種情況，在氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，使其不在微粒的粒子界面形成肖特基勢(shì)壘，而是形成電阻性接合，這樣就能夠容易地將氧化物半導(dǎo)體的載體注入TiO2中，從而有效地發(fā)揮作用。特別有效的是ATO，其電子親和力雖然略小于TiO2，但其作用差基本沒有，能夠顯現(xiàn)性能的提高。這是因?yàn)樽鳛閷?dǎo)電性氧化物ATO的載體濃度較高，可將ATO大量載體注入TiO2中，從而提高了光催化劑的活性。而且，在添加上述氧化物半導(dǎo)體時(shí)，Li的添加效果也將增大。
此外，作為有效利用具有氧化物半導(dǎo)體的載體的方法，除了添加微粒之外，還可采用層疊的方法。表6表示TiO2/SiO2膜和ATO膜層疊時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。其結(jié)果證明層疊是有效的。而且，如果在上述兩種膜中都添加Li，則更能夠提高性能。另外，多次交替層疊也同樣有效。
表6 ATO層疊膜的分解率

實(shí)施例13)制備在SiO2溶膠中分散了粒徑為5nm的TiO2微粒的溶液，然后對(duì)應(yīng)于TiO2，分別在其中添加2wt％的Ag、Pt、Pd、Rh、Ni、Cu、RuO2微粒。TiO2/SiO2的重量比為9。使用上述制備的添加了Ag、RuO2微粒的分散了TiO2的SiO2溶膠，與實(shí)施例1同樣操作，在PET膜上形成添加了Ag、Pt、Pd、Rh、Ni、Cu、RuO2微粒的分散了TiO2的SiO2膜，測(cè)定有機(jī)色素的分解特性。其結(jié)果如表7所示，通過添加Ag、Pt、Pd、Rh、Ni、Cu、RuO2微粒，分解速度有很大提高。
表7 對(duì)應(yīng)于添加貴金屬的色素分解率

(實(shí)施例14)用熒光燈、太陽光、白熾燈、水銀燈進(jìn)行照射，比較實(shí)施例1制備的添加了Li的光催化劑和未添加Li的光催化劑對(duì)香煙煙霧、乙醛、尿素和大腸菌的分解效果。其結(jié)果如表8所示，添加了Li的光催化劑不論使用哪一種照明工具，對(duì)香煙煙霧、乙醛、尿素和大腸菌的分解效果都是未添加Li的光催化劑的3～5倍。添加了Li的催化劑不僅在紫外燈照射下，即使用日常生活環(huán)境中的燈具進(jìn)行照射，也能夠獲得充分的效果。另外，除了Li之外，添加Na、K、Mg、Ca、Sr、Zn也能夠獲得同樣的效果。
表8各種燈具對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解的試驗(yàn)結(jié)果(添加了10wt％Li時(shí)/未添加Li時(shí)的分解率比)

<p>(實(shí)施例15)如果在PET膜上直接形成實(shí)施例1制備的添加了Li的分散有TiO2的SiO2膜，則光催化劑作用會(huì)對(duì)作為基材的PET膜造成影響。所以，在涂布實(shí)施例9制備的添加了Li的分散有TiO2的SiO2膜時(shí)，在其與PET膜之間額外設(shè)置了1層SiO2膜。另外，制備在SiO2膜中添加了可使光催化劑失活的成分，如Al、Fe、Zr的硝酸鹽的試樣或在添加了Li的分散有TiO2的SiO2膜中添加了ATO的試樣，進(jìn)行各種試驗(yàn)。其結(jié)果如表9所示。
表9SiO2層疊膜的色素分解試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)結(jié)果(TiO2/SiO2＝9，Li(wt％)＝10)<

試驗(yàn)結(jié)果是，如果在添加了Li分散有TiO2的SiO2膜和PET膜之間設(shè)置1層作為隔層的SiO2膜，即使長(zhǎng)期使用也能夠防止膜的剝落。而且，Al、Fe、Zr的添加可使光催化劑完全失去活性，這樣就能夠有效保持粘合強(qiáng)度。另外，添加了ATO的膜可增加防帶電作用，能夠抑制塵埃等的吸附，這樣不僅能夠分解有機(jī)物，還可防止無機(jī)物的附著，從而制得防污效果更好的薄膜。
將按照前述實(shí)施例9～16所示配比形成的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜應(yīng)用于實(shí)施例1～8所示的具備利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生空氣流裝置的各種物品中，其具體效果的評(píng)估結(jié)果匯總?cè)缦?。首先，?duì)本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜用于設(shè)置在空氣通道中的過濾裝置時(shí)的效果進(jìn)行總結(jié)。
室內(nèi)空氣中具有代表性的污染物為香煙煙霧。香煙煙霧是浮游著的焦油類物質(zhì)和油煙微粒，這些微粒在過濾器上成膜并蓄積，過濾器被慢慢污染著色成茶色。下面對(duì)香煙煙霧造成的污染進(jìn)行評(píng)估。在送風(fēng)量為5(m3/分)的換氣扇吸入口側(cè)的前面貼上面積為10cm×10cm的聚酯纖維非織造布薄膜，并固定。將該貼上了非織造布的換氣扇放置在容量為45,000(cm3)的容器中密封。同時(shí)還在該容器中放置香煙煙霧發(fā)生裝置。該香煙煙霧發(fā)生裝置中，將管子安裝在點(diǎn)燃香煙的過濾器側(cè)，使該管與隔膜泵相連。以1,800(cm3/秒)的風(fēng)量驅(qū)動(dòng)隔膜泵，如果香煙側(cè)管口的壓力降低，則經(jīng)過過濾器的香煙煙霧將從泵的出口排出。用約1.5分鐘時(shí)間點(diǎn)燃1根香煙。如果使上述構(gòu)成的容器中的煙霧發(fā)生裝置和換氣扇運(yùn)轉(zhuǎn)，由于換氣扇排出的氣體也被排入上述同一容器中，所以，充滿容器內(nèi)的香煙煙霧將會(huì)多次穿過非織造布過濾器部分。連續(xù)點(diǎn)燃5根香煙，使換氣扇工作10分鐘后，打開容器，取出非織造布作為試樣。該非織造布過濾器的纖維表面形成了本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。制作方法如實(shí)施例9所述。實(shí)施例9中以PET膜為對(duì)象，而本實(shí)施例是在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液中添加硝酸鋰，然后將在臭氧氛圍中進(jìn)行過表面氧化處理的非織造布過濾器浸在其中，1分鐘后取出該過濾器，通過吹氣使不需要的溶液揮散后，于120℃用低壓水銀燈(強(qiáng)度15mW/cm2)照射5分鐘，使膜固化，在纖維表面形成光催化劑薄膜。該膜的組成為表1中的試樣No.2。
用熒光燈的光照射上述制得的試樣，評(píng)估吸附的污染物的分解度，用色差計(jì)(日本電色工業(yè)株式會(huì)社Z-1001DP)評(píng)估非織造布過濾器的顏色變化。將光照前污染狀態(tài)的色差作為100％，未吸附污染物前的色差作為0％，對(duì)香煙煙霧所造成的污染的防污效果進(jìn)行評(píng)估。作為比較，將在SiO2中只分散了TiO2微粒的膜作為試樣No.11，不含TiO2微粒只含有SiO2的膜作為試樣No.12，同樣在過濾器纖維表面形成薄膜進(jìn)行評(píng)估。
其結(jié)果如圖23和24所示。圖23是在相同條件下，進(jìn)行煙霧的過濾器通過試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)經(jīng)時(shí)色差對(duì)過濾器的污染程度進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果。與沒有進(jìn)行過處理的聚丙烯腈纖維相比，附著了含有TiO2和SiO2成分的玻璃質(zhì)氧化物光催化劑薄膜情況下，約50％很快變色，即，使煙霧的捕集效率提高了約50％。圖24是用熒光燈的光對(duì)在上述條件下吸附煙霧而轉(zhuǎn)變?yōu)椴枭倪^濾器進(jìn)行照射，利用光催化劑使附著物分解，通過色差的經(jīng)時(shí)測(cè)定評(píng)估已變色的過濾器再度轉(zhuǎn)變回原來顏色的程度。圖中的累積光量用波長(zhǎng)為250～350nm的光照射時(shí)的累積值表示。圖中的試樣No.12為不含TiO2只含SiO2的膜，幾乎沒有分解脫色效果。試樣No.11和試樣No.2中含有等量的TiO2，雖然都有效果，但試樣No.2為添加了LiNO3的本發(fā)明的配方，其脫色速度得到大幅度改善。特別是在初期，其分解效率在沒有添加LiNO3的膜的2倍以上。實(shí)際用于空氣凈化器或換氣扇等時(shí)，由于在附著了少量污染的同時(shí)受到室內(nèi)光線的照射，所以，初期的分解速度很重要。隨著污染物附著量的增多，光線被污染物遮住，不能夠達(dá)到纖維薄膜的光催化劑薄膜，所以分解效率降低。因此，在污染物蓄積較厚前就將其分解是十分重要的。
為了在實(shí)際生活環(huán)境中，使過濾器附著上與使用了上述裝置的本試驗(yàn)同樣水平的污染量，在密閉的6席(約20m2)中使用上述換氣扇，然后點(diǎn)燃20根香煙，換氣扇工作120分鐘后的污染量即與本試驗(yàn)相同。
以下是將本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜用于設(shè)置在空氣通道中的過濾裝置時(shí)的除臭效果的評(píng)估結(jié)果。對(duì)除去作為具有代表性的惡臭物質(zhì)的氨氣的效果進(jìn)行評(píng)估。以與上述香煙煙霧同樣的構(gòu)成進(jìn)行研究，但在容器內(nèi)導(dǎo)入一定量的氨氣來代替香煙煙霧發(fā)生裝置，將容器內(nèi)的氨氣濃度調(diào)整為25(ppm)后，使裝有形成了低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的非織造布的換氣扇啟動(dòng)。首先，測(cè)定與煙霧捕集相同的玻璃質(zhì)氧化物光催化劑薄膜在初期對(duì)氨氣的吸附效果，其結(jié)果如圖25所示。使用沒有經(jīng)過處理的聚丙烯腈纖維時(shí)，1小時(shí)后仍有90(％)以上的氨氣殘留，而使用含有TiO2和SiO2的玻璃質(zhì)氧化物光催化劑薄膜時(shí)，1小時(shí)后氨氣被吸附除去50(％)以上，這就證明該光催化劑薄膜不僅能夠捕集煙霧，還能夠吸附氨氣。
在飽和吸附了氨氣后，打開設(shè)置在容器內(nèi)部的白熾燈泡，使光照射到過濾器表面。經(jīng)時(shí)測(cè)定容器內(nèi)的氨氣濃度，評(píng)估氨氣的分解效果。其結(jié)果如圖26所示。
使用不含TiO2的試樣No.12的過濾器時(shí)，濃度幾乎沒有變化。而使用含有TiO2的試樣No.2時(shí)，隨著光的照射，氨氣濃度有所下降，這說明它已被分解。No.2是本發(fā)明的混合了LiNO3的配方，使分解效率有了很大改善，與試樣No.11相比，其分解效率約為3倍。
以空氣凈化器和換氣扇應(yīng)用實(shí)例為代表對(duì)上述防污、除臭效果進(jìn)行了說明，當(dāng)然在具有同樣構(gòu)造的其他各種物品的過濾器上也能夠發(fā)揮出同樣的效果。
接著，對(duì)用于實(shí)施例1～8所示的各種物品的外部部件時(shí)的具體效果進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果總結(jié)如下。作為試樣，最好是使用用于外部部件的注入成型用熱塑性ABS塑料(テクノポリマ-株式會(huì)社タフレックス 451，白色著色品)。制作5cm×5cm的板狀成型品，對(duì)其表面進(jìn)行電暈放電處理。在該經(jīng)過電暈放電處理的表面形成實(shí)施例12的表6所示的試樣No.86組成的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜。為了進(jìn)行比較，同樣在成型板表面形成在表1的SiO2中只分散了TiO2微粒的試樣No.11的薄膜和不含TiO2微粒只含SiO2的試樣No.12的薄膜，進(jìn)行評(píng)估。首先，與前述同樣對(duì)初期的香煙煙霧污染進(jìn)行評(píng)估。以與前述非織造布過濾器試驗(yàn)相同的構(gòu)成進(jìn)行探討。在設(shè)置了過濾器部分的中央固定5cm×5cm的ABS板，點(diǎn)燃10根香煙后，使換氣扇工作120分鐘，白色的ABS被污染成茶色。取出該ABS板，用與前述同樣的各種條件的光對(duì)其進(jìn)行照射，根據(jù)前后的色差測(cè)定評(píng)估除去率。其結(jié)果如圖27所示。
其結(jié)果是，獲得了與過濾器幾乎相同的結(jié)果，但由于附著的污垢本身少于使用過濾器的情況，所以，用一半的光量就能夠獲得相同程度的脫色效果。此外，試樣No.86中除了LiNO3之外，還配合添加了ATO組分，與試樣No.11相比，能夠獲得更理想的分解效率。
以下是對(duì)廚房等油煙較多的環(huán)境中使用的物品上因油脂而造成的污染的防污效果進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果。在形成了實(shí)施例12的表6所示試樣No.86的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的5cm×5cm玻璃板上涂布厚度約為5(μm)的色拉油薄層，用紫外燈光照射，測(cè)定油重量的經(jīng)時(shí)變化，其結(jié)果如圖28所示。其結(jié)果是，不含TiO2的試樣No.12幾乎沒有重量的變化。而含有TiO2的試樣No.11和No.2隨著光照射，油脂被分解揮散，所以重量有所降低，但No.2由于使用了本發(fā)明的混合了LiNO3的配方，所以其分解效率得到了大幅度改善，與試樣No.11相比，其分解效率約為2倍。
包括以上一系列實(shí)施例在內(nèi)，在形成本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜時(shí)，為了提高薄膜與底層材料的粘合性，可使用各種方法。作為使用底涂料的方法，可預(yù)先涂布各種偶合劑，然后再形成光催化劑薄膜。
以下是硅烷偶合劑和有機(jī)鈦類化合物的例子。
硅烷偶合劑包括乙烯基三(β甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧丙基)三甲氧基硅烷、β(3，4環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、正β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷等。
有機(jī)鈦類化合物可使用鈦酯、鈦酰化物、鈦螯合物，特別有效的是四異丙氧基鈦、四正丁氧基鈦、四(2-乙基己氧基)鈦、二異丙氧基·雙(乙?；?鈦、異丙氧基鈦酸辛二醇酯、硬脂酸鈦等。
另外，采用各種表面改性手段，對(duì)對(duì)象物表面進(jìn)行氧化處理，導(dǎo)入羥基、羰基、羧基等基團(tuán)，使本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜可牢固結(jié)合的方法也同樣有效。
具體來講有紫外線照射、電子射線照射、電暈放電處理、在臭氧氛圍中進(jìn)行處理等方法。在使用聚酰胺樹脂和聚酯樹脂等親水性樹脂時(shí)，不進(jìn)行上述前處理，就能夠獲得較理想的粘合力，而對(duì)于聚烯烴類樹脂和高結(jié)晶性樹脂來講，進(jìn)行上述前處理是有效的。
本發(fā)明中，作為提高光催化劑活性的添加成分，如前所述，將Ag和Cu兩者混合是有效的。這樣不僅能夠降低膜自身的電絕緣性，防止帶電，還能夠獲得抑制微生物繁殖的效果。眾所周知，Ag和Cu離子的抗菌性，特別是對(duì)細(xì)菌的抵抗性較強(qiáng)，Ag和Cu并用時(shí)，即使不被光照射，也能夠抑制微生物的繁殖。
本發(fā)明的使用對(duì)象范圍不僅限于上述具體例子所說明的裝置。即，本發(fā)明的原理是利用紫外線等特定波長(zhǎng)的電磁波的照射促進(jìn)無機(jī)聚合物的高分子化，其結(jié)果是，即使在塑料等耐熱性較差的基材表面也能夠形成以TiO2為主成分的光催化劑無機(jī)質(zhì)薄膜；通過添加各種成分使以TiO2為主成分的光催化劑的反應(yīng)活性提高數(shù)倍，使大量使用的熱塑性塑料，熱固性塑料或塑料材料的涂膜表面具備光催化劑作用?；钣迷撛?，在以往不能夠使用的耐熱性較差的材料表面以弱于以往的光線強(qiáng)度使有機(jī)物分解。另外，通過添加可使膜自身表面電阻減小的半導(dǎo)體或?qū)w微粒，能夠獲得防止涂膜表面帶電的效果，使因靜電而吸附的污垢減少。
本發(fā)明中，照射在形成了光催化劑薄膜的部件表面的光有熒光燈、白熾燈泡、水銀燈的光線和太陽光等，這些光不一定都要直射。即，只要照射的光線可透過由透明材料，如透明塑料或玻璃制成的部件就有效。舉例來講，圖1～圖3的空氣凈化器中的模板2、框架4、前蓋16、模板18；圖4的換氣扇中的框架29；圖6和圖7的吸塵器中的上蓋52、中蓋53、格柵蓋54、吸入口部分65、排氣通風(fēng)部分76；圖8的衣物烘干機(jī)中的開關(guān)蓋子86、布制過濾器裝置99；圖9～圖11的餐具烘干機(jī)中的門121、排氣口128、吸氣口117；圖12～圖14的洗碗機(jī)中的門137、排氣口152；圖15和圖16的廚房垃圾處理機(jī)中的內(nèi)蓋71、吸氣口174、排氣口175等部件上都有空氣過濾材料，配置在其周圍的部件為熱塑性塑料成型體，由于這些部件是透明的，所以光線能夠射到其內(nèi)部，使內(nèi)部的污垢分解、除臭及滅菌。
透明的塑料中最理想的是PMMA、AS、PC、ABS、PVC、聚4-甲基戊烯-1(TPX)等。
另外，也可用顏料和染料混合對(duì)上述透明塑料材料進(jìn)行著色。但是在著色時(shí)，由于黃色、紅色或綠色會(huì)吸收短波長(zhǎng)光，降低了分解效果，所以不太好。著色時(shí)較好的是藍(lán)色系或黑色系(煙灰色系)。
本發(fā)明者們經(jīng)過認(rèn)真探討，明確了透明部件的顏色和光催化劑分解效率之間的關(guān)系。以下所討論的透明部件的顏色按照J(rèn)IS-Z-8730所示的Hunter，Lab法定義。即，用L值表示無色彩的黑白兩色程度(明亮度)；a值表示紅色和綠色程度；b值表示藍(lán)色和黃色程度。
L值越大越好。對(duì)于色彩來講，黃色系透明部件與其他顏色相比，會(huì)大量吸收對(duì)光催化劑的分解反應(yīng)有用的短波長(zhǎng)光，使文科值效率降低。即，Lab法中b值越小越好，而a值最好在一定范圍內(nèi)。
對(duì)上述顏色和分解效率的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果如圖29所示。使用以PMMA樹脂為底涂料，由各種染料著色的彩涂板，在與圖24的試驗(yàn)同樣的條件下，點(diǎn)燃5根香煙，對(duì)附著在過濾器上的香煙煙霧的脫色分解率進(jìn)行測(cè)定。所用的光催化劑材料為表1中的試樣No.2，PMMA樹脂為三菱粘膠株式會(huì)社生產(chǎn)的アクリペットMD，彩涂板的厚度為2.0(mm)。這種樹脂是添加了紫外線吸收劑的樹脂，可吸收360(nm)附近的紫外線。圖29中的分解率是根據(jù)在2(m)的距離下，用40瓦的熒光燈對(duì)受污染的過濾器照射20小時(shí)后的色差變化算出的脫色率。將作為試樣的各色彩涂板放置在受污染的過濾器上，使熒光燈透過照射后，根據(jù)脫色程度算出分解率。在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際的吸煙環(huán)境中，用本條件試驗(yàn)若可獲得40(％)以上的分解率，則能夠抑制煙霧等污染的蓄積而連續(xù)使用。
試驗(yàn)結(jié)果是，在L值為+50以上、a值在-20～+20的范圍內(nèi)、b值為+20以下的條件下，可獲得40(％)以上的分解率。
本試驗(yàn)按照J(rèn)IS-Z-8730(色差表示法)進(jìn)行，所用的測(cè)定儀器是以JIS-Z-8722為基準(zhǔn)的日本電色工業(yè)株式會(huì)社制造的Z1001DP。測(cè)定試樣是2.0(mm)厚板的透過光。
將具有上述作用的部件設(shè)置在各種裝置的空氣流通部位，由于能夠有效分解附著的有機(jī)物，所以，能夠方便地應(yīng)用于任何具有可使空氣流通或可過濾空氣流結(jié)構(gòu)的裝置。
例如，可用于取暖裝置，如石油加熱器、氣體加熱器或電加熱器及暖爐等。同樣也可用于空氣調(diào)節(jié)器、除濕機(jī)或冷氣扇。此外，還可用于加熱式或超聲波式加濕機(jī)。也適用于爐子或電磁灶等加熱烹飪裝置以及電吹風(fēng)。還能用于具備冷卻風(fēng)扇的裝置。即，個(gè)人電腦、文字處理機(jī)等各種計(jì)算機(jī)，布勞恩管等計(jì)算機(jī)的顯示器或復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)等使用了電子照相術(shù)的裝置。在液晶放映機(jī)或幻燈投影儀等裝置附帶的冷卻風(fēng)扇部分、使用了上述冷卻風(fēng)扇的冷卻風(fēng)通道的吸氣口和排氣口部分、安裝在上述吸排氣口部分的過濾器部分上都可設(shè)置與本發(fā)明同樣的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，能獲得同樣的效果。
(實(shí)施例16)附有表10所示組成的光催化劑的過濾器，即，附有添加了ATO或RuO2-ATO的TiO2光催化劑的過濾器的制作工序如下。
ATO溶液的制備方法如下。將SnCl4溶于丙醇中，調(diào)制成10wt％的SnO2溶液。另外，將異丙氧基銻溶于丙醇中，調(diào)制成4wt％Sb2O5溶液。接著將這兩種溶液當(dāng)量混合后，對(duì)應(yīng)于SnO2，以1∶1的摩爾比添加2-氨基乙醇，再對(duì)應(yīng)于SnO2添加4倍摩爾的水，調(diào)制成5wt％ATO溶液。然后，在上述ATO溶液中溶解乙酰乙酸釕，制得0.05wt％RuO2-5wt％ATO溶液。
接著，對(duì)添加了ATO及RuO2-ATO的TiO2粉末的制作方法進(jìn)行說明。不論是添加了ATO還是添加了RuO2-ATO的情況，都是將TiO2粉末加入上述制得的溶液中，于60℃攪拌2小時(shí)后，于250℃在蒸發(fā)皿中進(jìn)行干燥，制得粉末，然后，在550℃處理3小時(shí)，制得ATO及RuO2-ATO的添加量不同的TiO2粉末。
下面對(duì)添加了ATO及添加了RuO2-ATO的TiO2光催化劑涂液的制備工序，以及添加了ATO及添加了RuO2-ATO的TiO2光催化劑過濾器的制作工序進(jìn)行說明。
不論是制備添加了ATO還是添加了RuO2-ATO的TiO2光催化劑涂液，都是在4wt％的SiO2溶膠中添加規(guī)定量的上述制得的粉末，然后用氧化鋯小球研磨20小時(shí)，制得涂液。將聚丙烯腈纖維構(gòu)成的過濾器浸在上述涂液中，對(duì)其吹氣后，除去殘留的涂液，于120℃處理5分鐘，制得附有光催化劑的過濾器。各光催化劑組成如表10所示。
本發(fā)明的成膜方法可在120℃左右進(jìn)行，可應(yīng)用于硼硅酸玻璃基板之外的塑料材料。由于一般的溶膠-凝膠法需要400℃左右的溫度，所以，很難用于塑料制品，而且，TiO2的結(jié)晶化也需要10分鐘以上的時(shí)間。但本發(fā)明的制作方法可在低溫下成膜，所以，能夠使用的基材很多，在任何表面都可形成光催化劑薄膜。而且，處理時(shí)間很短，只需幾分鐘，這樣就可大幅度降低生產(chǎn)成本。
光催化劑過濾器可用于空氣凈化器等，能夠除去存在于空氣中的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等。特別是一般的過濾器在吸附劑的吸附除去達(dá)到飽和后會(huì)失去作用而必需更換，相對(duì)與此，附有光催化劑的過濾器所吸附的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等則是通過光催化劑作用除去的，所以，過濾器的更換次數(shù)可以減少。
在充滿香煙煙霧的房間里，使附有表10所示組成的光催化劑過濾器的空氣凈化器啟動(dòng)，過濾器因吸附了香煙煙霧而變色。取出變色的過濾器，用熒光燈照射，測(cè)定顏色的變化，對(duì)吸附的香煙煙霧的分解性進(jìn)行檢測(cè)。另外，利用色彩計(jì)，從測(cè)出的變色量算出分解率。
熒光燈照射5小時(shí)后的分解率如表10所示。添加了ATO的催化劑的分解率大于未添加ATO的催化劑。另外，添加RuO2-ATO后分解率進(jìn)一步提高。這證明添加RuO2、ATO是有效的。
添加了ATO的光催化劑中，ATO與TiO2接觸，TiO2光催化劑利用ATO的電子可使光催化劑的性能有所提高。
氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，在微粒的粒子表面形成了肖特基勢(shì)壘，這樣就不能夠?qū)⑻砑恿搜趸锇雽?dǎo)體的載體注入TiO2中，使效果不能夠顯現(xiàn)。針對(duì)這種情況，在氧化物半導(dǎo)體的電子親和力小于Ti時(shí)，不使其在微粒的粒子界面形成肖特基勢(shì)壘，而是形成電阻性接合，這樣就能夠容易地將氧化物半導(dǎo)體的載體注入TiO2中，從而有效地發(fā)揮作用。特別是ATO的電子親和力雖略小于Ti，由于它們的差很不明顯，所以能夠顯現(xiàn)性能的提高。這是因?yàn)樽鳛閷?dǎo)電性氧化物ATO的載體濃度較高，可將大量ATO載體注入TiO2中，從而提高了光催化劑的活性。另外，近年ATO作為導(dǎo)電性氧化物正倍受矚目，其超微粒(粒徑在200埃以下，特別好的在20～100埃的范圍內(nèi))在市場(chǎng)上有售。在TiO2光催化劑中添加超微粒ATO，能夠更簡(jiǎn)便地制備添加了ATO的TiO2光催化劑。但是，使用上述超微粒ATO，制作附有添加了5wt％ATO的TiO2光催化劑的過濾器，進(jìn)行同樣的試驗(yàn)時(shí)，5小時(shí)后的分解率為35％，比本發(fā)明的光催化劑的42％小。超微粒ATO的添加雖然也使ATO粒子與TiO2微粒接觸，但SiO2中仍然存在粒子，這是無效的。另一方面，本發(fā)明的制備方法中，由于微粒中預(yù)先添加了ATO溶液進(jìn)行燒成，所以，ATO和TiO2粒子的接觸面積較大，利用燒成可使接合狀態(tài)良好的異種半導(dǎo)體間的電子轉(zhuǎn)移變得順利。此外，由于p型半導(dǎo)體RuO2能夠吸引n型半導(dǎo)體TiO2、ATO吸光而生成的電子和孔穴中的孔穴，所以抑制了電子和孔穴的再結(jié)合。因此，吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴能夠有效地用于催化劑反應(yīng)，使分解率進(jìn)一步提高。從上述效果可看出，本發(fā)明使光催化劑的分解性能有了進(jìn)一步提高。
(實(shí)施例17)除了添加ATO之外，還可添加其他添加劑來進(jìn)一步地提高光催化劑的性能。
在實(shí)施例16制備的光催化劑中再添加Li、Na、Mg的催化劑的組成及其對(duì)香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果如表11所示。其結(jié)果是，添加Li、Na、Mg中的任何一種都可使分解率有所提高，能夠制得性能更好的過濾器。由于Li、Na、Mg的離子半徑與Ti的離子半徑相近，所以，容易進(jìn)入TiO2表面的Ti缺陷，從而增加結(jié)晶的穩(wěn)定性。此外，由于Li、Na、Mg的離子性較強(qiáng)，所以容易吸引電子，使吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴分離，這樣就能夠提高反應(yīng)效率。
(實(shí)施例18)用熒光燈、太陽光、白熾燈、水銀燈對(duì)實(shí)施例16制得的添加了Li的光催化劑和未添加Li的光催化劑進(jìn)行照射，比較其對(duì)乙醛、尿素、氨、大腸菌的分解效果。其結(jié)果是，不論使用上述哪種光線，添加了Li-RuO2-ATO的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨、大腸菌的分解效果都是未添加催化劑的3～5倍。這就證明添加了Li-RuO2-ATO的光催化劑利用日常生活環(huán)境中的光線就可獲得充分效果。另外，除了Li之外，添加Na、Mg的光催化劑也能夠獲得同樣的效果。
如上所述，利用簡(jiǎn)便的方法，就可在較低溫度下成膜，并在任何材料表面形成光催化劑，提供了在日常生活環(huán)境中有效的高活性光催化劑，由于它是一種抗菌、防污效果良好的材料，所以能夠減少使用了該光催化劑的各種產(chǎn)品部件的更換和清潔次數(shù)。
表10

表11

<p>(實(shí)施例19)表12所示的附有添加了RSO的TiO2光催化劑的過濾器的制作工序如下。
RSO溶液的制備方法如下。將乙酰乙酸釕溶于丙醇中，調(diào)制成2mol％的RuO2溶液。另外，將Sr(NO3)2溶于丙醇中，調(diào)制成2mol％SrO溶液。然后，將這兩種溶液當(dāng)量混合，對(duì)應(yīng)于RuO2，以1∶1的摩爾比添加2-氨基乙醇，再對(duì)應(yīng)于RuO2添加4倍摩爾的水，調(diào)制成1mol％RSO溶液。
以下是制備添加了RSO的TiO2粉末的方法。將上述制得的溶液在60℃攪拌2小時(shí)后，于250℃，用蒸發(fā)皿干燥，獲得粉末，然后于850℃處理5小時(shí)，制得RSO粉末。
以下是制備添加RSO的TiO2光催化劑涂液和添加了RSO的TiO2光催化劑過濾器的制作方法。
制備添加了RSO的TiO2光催化劑涂液的方法是在4wt％的SiO2溶膠中添加規(guī)定量的上述制得的RSO粉末或TiO2粉末(銳鈦礦型)，然后用氧化鋯小球研磨20小時(shí)，制得涂液，將聚丙烯腈纖維構(gòu)成的過濾器浸在上述涂液中，對(duì)其吹氣后，除去殘留的涂液，于120℃處理5分鐘，制得附有光催化劑的過濾器。各光催化劑組成如表12所示。
本發(fā)明的成膜方法可在120℃左右進(jìn)行，可應(yīng)用于硼硅酸玻璃基板之外的塑料材料。由于一般的溶膠-凝膠法需要400℃左右的溫度，所以，很難用于塑料制品，而且，TiO2的結(jié)晶化也需要10分鐘以上的時(shí)間。但本發(fā)明的制作方法可在低溫下成膜，所以，能夠使用的基材很多，在任何表面都可形成光催化劑薄膜。而且，處理時(shí)間很短，只需幾分鐘，這樣就可大幅度降低生產(chǎn)成本。
光催化劑過濾器可用于空氣凈化器等，能夠除去存在于空氣中的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等。特別是一般的過濾器在吸附劑的吸附除去達(dá)到飽和時(shí)會(huì)失去作用而需要更換，但附有光催化劑的過濾器所吸附的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等是通過光催化劑作用除去的，所以，可以減少過濾器的更換次數(shù)。
在充滿香煙煙霧的房間里，使附有表12所示組成的光催化劑過濾器的空氣凈化器啟動(dòng)，過濾器因吸附了香煙煙霧而變色。取出變色的過濾器，用熒光燈照射，測(cè)定顏色的變化，對(duì)吸附的香煙煙霧的分解性進(jìn)行檢測(cè)。另外，利用色彩計(jì)，從測(cè)出的變色量算出分解率。
熒光燈照射5小時(shí)后的分解率如表12所示。添加了RSO的催化劑的分解率大于未添加RSO的催化劑。這證明添加RSO是有效的。
添加了RSO的光催化劑中，RSO與TiO2接觸，TiO2光催化劑利用RSO的孔穴，使光催化劑的性能有所提高。光催化劑的氧化活性引起了因吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴的氧化還原反應(yīng)。特別是生成的孔穴產(chǎn)生了OH自由基，具有強(qiáng)氧化作用。RSO為p型半導(dǎo)體，帶有大量孔穴。通過RSO與TiO2接觸，將孔穴注入TiO2中，使TiO2表面的有機(jī)物等氧化，從而提高了光催化劑的活性。
除了添加RSO之外，其他添加劑也能夠提高光催化劑的性能。
在實(shí)施例19制備的光催化劑中再添加Li、Na、Mg的催化劑的組成及其對(duì)香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果如表13所示。其結(jié)果是，添加Li、Na、Mg中的任何一種都可使分解率有所提高，能夠制得性能更好的過濾器。由于Li、Na、Mg的離子半徑與Ti相近，所以，容易進(jìn)入TiO2表面的Ti缺陷，從而增加結(jié)晶的穩(wěn)定性。此外，由于Li、Na、Mg的離子性較強(qiáng)，所以容易吸引電子，使吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴分離，這樣就能夠提高反應(yīng)效率。
表12

<p>表13

(實(shí)施例20)用熒光燈、太陽光、白熾燈、水銀燈對(duì)實(shí)施例19制得的添加了Li的光催化劑和未添加Li的光催化劑進(jìn)行照射，比較其對(duì)乙醛、尿素、氨、大腸菌的分解效果。其結(jié)果是，不論使用上述哪種光線，添加了Li-RuO2-RSO的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨、大腸菌的分解效果都是未添加催化劑的3～5倍。這就證明添加了Li-RuO2-RSO的光催化劑利用日常生活環(huán)境中的光線就可獲得充分效果。另外，除了Li之外，添加Na、Mg的光催化劑也能夠獲得同樣的效果。
(實(shí)施例21)實(shí)施例19的在TiO2粉末中混合入RSO粉末的方法中，雖然TiO2微粒與RSO粒子接觸，但也有粒子存在于作為粘合劑使用的SiO2中，這是無效的。此外，如果預(yù)先在TiO2微粒中添加RSO溶液而進(jìn)行燒成，則RSO和TiO2粒子的接觸面積就有所增加，通過燒成可使接合狀態(tài)良好的異種半導(dǎo)體間的電子轉(zhuǎn)移變得順利。但是，制備RSO需要700～850℃這樣的溫度，如果低于上述溫度，RSO就不能夠結(jié)晶化，這樣就不具備p型半導(dǎo)體的作用。溫度為600℃以上時(shí)，TiO2的結(jié)晶為金紅石型，而充分顯現(xiàn)光催化劑作用時(shí)則為銳鈦礦型，為金紅石型時(shí)的光催化劑作用很差。所以，如果在添加RSO后對(duì)TiO2進(jìn)行高溫處理，雖然使RSO轉(zhuǎn)變?yōu)閜型半導(dǎo)體，但TiO2卻進(jìn)行相轉(zhuǎn)移變?yōu)榻鸺t石型，這樣就失去了光催化劑的作用。因此，一般使用與TiO2光催化劑具備同樣作用的STO(SrTiO3)，這樣添加了RSO的STO光催化劑才有效。STO和TiO2具有幾乎相同的頻帶(波段)。另外，該制備方法需要進(jìn)行700～850℃的高溫處理，使其結(jié)晶化，RSO和STO的結(jié)晶都為鈣鈦礦型，其晶格常數(shù)與Sr-O通用，幾乎相同。因此，制備條件也與RSO非常接近，接合狀態(tài)也良好。以下是添加了RSO的STO粉末的制備方法。
首先制備STO粉末。將鈦酸異丙氧基酯溶于丙醇中，調(diào)制成2mol％的TiO2溶液。然后，對(duì)應(yīng)于TiO2，以1∶1的摩爾比先后添加Sr(NO3)2和2-氨基乙醇，再添加4倍摩爾的水，調(diào)制成1mol％STO溶液。
將上述制得的溶液在60℃攪拌2小時(shí)后，于250℃，用蒸發(fā)皿干燥，獲得粉末，然后于850℃處理5小時(shí)，制得STO粉末。
以下是制備添加了RSO的STO粉末的方法。
在實(shí)施例19制得的RSO溶液中添加規(guī)定量的STO粉末，在60℃攪拌2小時(shí)后，于250℃，用蒸發(fā)皿干燥，獲得粉末，然后于850℃處理5小時(shí)，制得添加了RSO的STO粉末。
以下是制備添加RSO的STO光催化劑涂液和添加了RSO的STO光催化劑過濾器的制作方法。
制備添加了RSO的STO光催化劑涂液的方法是在4wt％的SiO2溶膠中添加規(guī)定量的上述制得的添加了RSO的STO粉末，然后用氧化鋯小球研磨20小時(shí)，制得涂液。將聚丙烯腈纖維構(gòu)成的過濾器浸在上述涂液中，對(duì)其吹氣后，除去殘留的涂液，于120℃處理5分鐘，制得附有光催化劑的過濾器。由于上述添加了RSO的STO光催化劑由高溫下燒結(jié)成粒的STO粉末構(gòu)成，所以，與一些TiO2系光催化劑相比，雖然與聚丙烯腈纖維的粘合性較差，但外觀較好。各光催化劑組成如表14所示。
在充滿香煙煙霧的房間里，使附有表14所示組成的光催化劑過濾器的空氣凈化器啟動(dòng)，過濾器因吸附了香煙煙霧而變色。取出變色的過濾器，用熒光燈照射，測(cè)定顏色的變化，對(duì)吸附的香煙煙霧的分解性進(jìn)行檢測(cè)。另外，利用色彩計(jì)，從測(cè)出的變色量算出分解率。
熒光燈照射5小時(shí)后的分解率如表14所示。添加了RSO的STO催化劑的分解率大于添加了RSO的TiO2催化劑。這證明添加了RSO的STO是有效的。
除了添加RSO之外，其他添加劑也能夠提高光催化劑的性能。
在添加了RSO的STO光催化劑中再添加Li、Na、Mg的催化劑的組成及其對(duì)香煙煙霧的分解試驗(yàn)結(jié)果如表14所示。其結(jié)果是，添加Li、Na、Mg中的任何一種都可使分解率有所提高，能夠制得性能更好的過濾器。由于Li、Na、Mg的離子半徑與Ti相近，所以，容易進(jìn)入STO表面的Ti缺陷，從而增加結(jié)晶的穩(wěn)定性。此外，由于Li、Na、Mg的離子性較強(qiáng)，所以容易吸引電子，使吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴分離，這樣就能夠提高反應(yīng)效率。
如前所述，添加了RSO的STO光催化劑過濾器的粘合性較差，將其與粘合性良好的TiO2光催化劑混合，然后涂布在聚丙烯腈纖維上，制得光催化劑過濾器。其組成和對(duì)煙霧的分解性如表15所示。其結(jié)果是，能夠獲得良好的粘合性，對(duì)煙霧的分解性也較好，能夠制得高性能光催化劑。
如上所述，由于作為p型半導(dǎo)體的RSO能夠在STO中注入孔穴，或吸引STO吸光而生成的電子和孔穴中的孔穴，所以，抑制了電子和孔穴的再結(jié)合。因此，吸光而產(chǎn)生的電子和孔穴能夠有效地用于催化劑反應(yīng)，使分解率進(jìn)一步提高。從上述效果可看出，本發(fā)明使光催化劑的分解性能有了進(jìn)一步提高。
如上所述，利用簡(jiǎn)便的方法，就可在較低溫度下成膜，在任何材料表面形成光催化劑，提供了在日常生活環(huán)境中有效的高活性光催化劑，由于它是一種抗菌、防污效果良好的材料，所以，能夠減少使用了該光催化劑的各種產(chǎn)品部件的更換和清潔次數(shù)。
表14

<p>表15

(實(shí)施例22)制備在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒和泡沸石(鋁硅酸鹽)的溶液。使用該溶液，在聚丙烯腈纖維上形成TiO2膜，制得附有光催化劑的過濾器。制作順序如下。
首先，對(duì)SiO2溶膠的制備方法進(jìn)行說明。將5g四乙氧基硅烷溶于100ml水-乙醇-丙醇(3∶27∶70)的混合溶液中，于40℃攪拌5小時(shí)左右，再將所得溶液在室溫下放置2周，使其成為SiO2溶膠。
下面對(duì)在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒和泡沸石的溶液的制備方法進(jìn)行說明。首先，以TiO2/SiO2＝9的重量比，在所得的SiO2溶膠中加入TiO2微粒，然后，添加規(guī)定量的ZSM-5(合成泡沸石，以下相同)，加水使固形成分的濃度為4wt％。接著，為使TiO2散粒和ZSM-5分散在SiO2溶膠中，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒和ZSM-5的溶液。
在聚丙烯腈纖維上涂布添加了ZSM-5的分散有TiO2微粒的SiO2溶膠，于120℃處理5分鐘，形成涂布了在SiO2膜中分散了TiO2微粒和ZSM-5的分散有TiO2微粒的SiO2膜的過濾器。制得的光催化劑的組成是SiO2＝8wt％、TiO2＝72wt％、ZSM-5＝20wt％。
光催化劑過濾器可用于空氣凈化器等，能夠除去存在于空氣中的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等。特別是一般的過濾器在吸附劑的吸附除去達(dá)到飽和時(shí)會(huì)失去作用而需要更換，但附有光催化劑的過濾器所吸附的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等是通過光催化劑作用除去的，所以，可以減少過濾器的更換次數(shù)。
將上述制得的光催化劑過濾器封入玻璃容器中，導(dǎo)入400ppm作為氣體成分的乙醛，用風(fēng)扇使其在容器內(nèi)循環(huán)，再用熒光燈進(jìn)行照射，測(cè)定其光催化劑性能。另外，用紅外線檢測(cè)器經(jīng)常對(duì)連續(xù)循環(huán)的氣體進(jìn)行分析，測(cè)定結(jié)果如圖30所示。沒有添加泡沸石時(shí)，乙醛在初期急劇減少，然后慢慢減少，再導(dǎo)入氣體后回到初始值，這樣反復(fù)操作以達(dá)到吸附和分解反應(yīng)的平衡。這說明乙醛在初期被TiO2吸附而急劇減少，然后在光催化劑的作用下慢慢分解。接著如果再導(dǎo)入氣體，乙醛則吸附在因光催化劑分解而空出的吸附點(diǎn)上，先是急劇減少，而后是慢慢地分解。相對(duì)于此，添加泡沸石時(shí)，由于泡沸石的吸附劑作用，使導(dǎo)入的氣體基本上從霧圍氣中消失。接著吸附的氣體慢慢地通過光催化劑作用而分解。所以，添加泡沸石可增加吸附效果，將空氣中的氣體快速吸附除去，然后通過光催化劑作用分解，這樣就可經(jīng)常保持空氣的新鮮。
(實(shí)施例23)為了研究泡沸石中Si∶Al比的影響，按照Si∶Al＝80∶20、50∶20、30∶20這三種比例添加泡沸石，測(cè)定其差異，其結(jié)果如圖31所示，即Si含量越大性能越好。Si含量較多的泡沸石由于表面積較大，所以，不僅吸附量較大，而且，吸水量也較大，能夠?yàn)楣獯呋瘎┨峁┍匾谋砻嫖剿?br> (實(shí)施例24)下面研究在泡沸石中離子交換導(dǎo)入Cu、Ag、Li、Na、Mg離子的性能，其結(jié)果如圖32所示，即用Cu、Ag進(jìn)行離子交換，在離子交換前后(與圖30比較)幾乎沒有變化，而用Li、Na、Mg進(jìn)行離子交換則可使性能有所提高。這是因?yàn)镹a、Li、Mg是離子性較強(qiáng)的元素，在泡沸石中產(chǎn)生帶正電的空間，可吸引TiO2吸光而產(chǎn)生的電子，使電子和孔穴分離，抑制它們的再結(jié)合，從而大幅度提高反應(yīng)效率的緣故。
用添加了Cu、Ag的離子交換泡沸石進(jìn)行使用了大腸菌的抗菌性試驗(yàn)。其結(jié)果如圖33所示，即無泡沸石且無光照時(shí)，大腸菌繁殖，添加泡沸石、且有光照時(shí)，大腸菌滅菌率不變，但無光照時(shí)大腸菌數(shù)有所減少，添加了Cu、Ag的離子交換泡沸石，且進(jìn)行光照時(shí)的大腸菌滅菌率有所提高，而無光照時(shí)的滅菌率比上述其他情況都好。
如上所述，添加了泡沸石，可使暗反應(yīng)的抗菌性有所提高，如果添加的是Cu、Ag的離子交換泡沸石，則在光照時(shí)和暗反應(yīng)時(shí)都可使性能有所提高，制得良好的抗菌劑。
這樣，就提供了在任何材料表面都可形成、在日常生活環(huán)境中有效的高活性光催化劑，通過吸附效果和分解反應(yīng)可有效地除去空氣中的氣體成分。
(實(shí)施例25)制備在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒和藍(lán)色顏料的溶液。使用該溶液在聚丙烯腈纖維上形成TiO2膜，制得附有光催化劑的過濾器，其操作工序如下。
首先，對(duì)SiO2溶膠的制備方法進(jìn)行說明。將5g四乙氧基硅烷溶于100ml水-乙醇-丙醇(3∶27∶70)的混合溶液中，于40℃攪拌5小時(shí)左右，再將所得溶液在室溫下放置2周，使其成為SiO2溶膠。
下面對(duì)在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒和藍(lán)色顏料的溶液的制備方法進(jìn)行說明。首先，以TiO2/SiO2＝9的重量比，在所得的SiO2溶膠中加入TiO2微粒，然后，加入規(guī)定量的Cu-酞菁染料(藍(lán)色顏料)。加入必要量水使固形成分的濃度調(diào)整為4wt％。為使TiO2微粒分散在SiO2溶膠中，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。
然后，在聚丙烯腈纖維上涂布上述制得的分散了TiO2微粒的SiO2溶膠，在120℃處理5分鐘，形成涂布了在SiO2膜中分散有TiO2微粒的分散了TiO2微粒的SiO2膜的過濾器。制得的光催化劑的組成如表16所示。
光催化劑過濾器可應(yīng)用于空氣凈化器等，能夠除去存在于空氣中的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等。特別是一般的過濾器在吸附劑的吸附除去達(dá)到飽和時(shí)會(huì)失去作用而需要更換，但附有光催化劑的過濾器所吸附的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等是通過光催化劑作用除去的，所以，可以減少過濾器的更換次數(shù)。
在充滿香煙煙霧的房間里，使附有表16所示組成的光催化劑過濾器的空氣凈化器啟動(dòng)，過濾器因吸附了香煙煙霧而變色。取出變色的過濾器，用熒光燈照射，測(cè)定顏色的變化，對(duì)吸附的香煙煙霧的分解性進(jìn)行檢測(cè)。另外，利用色彩計(jì)，從測(cè)出的變色量算出分解率。
分解試驗(yàn)結(jié)果如圖34所示。其結(jié)果是，添加藍(lán)色顏料可使分解性能有所提高。
表16中除了分解性能之外，還顯示了對(duì)膜強(qiáng)度和耐光性的評(píng)估結(jié)果。各評(píng)估步驟如下所示。
強(qiáng)度試驗(yàn)就是反復(fù)進(jìn)行彎曲和拉伸，評(píng)估粉末是否從過濾器上落下來。如果彎曲和拉伸后無粉末落下，則反復(fù)進(jìn)行上述操作后，以2m/秒的速度鼓吹空氣，觀察剝落情況。將因?yàn)閺澢屠於鴦兟涞那闆r記為×，上述情況下無剝落、但因?yàn)楣拇悼諝舛鴦兟涞那闆r記為△，任何情況下都無剝落的情況記為○。
用低壓水銀燈(254nm、3mW/cm2)照射上述制得的過濾器，測(cè)定顏色變化量在20％以上時(shí)的時(shí)間，由此來檢測(cè)耐光性。
評(píng)估結(jié)果是，關(guān)于膜強(qiáng)度，如果添加顏料，則膜強(qiáng)度降低，顏料含量在20wt％以上，則容易造成膜剝離。容易剝離是指如果不進(jìn)行彎曲、拉伸操作則不會(huì)剝離，可以在安裝后不發(fā)生移動(dòng)的條件下使用。
關(guān)于耐光性，顏料的添加量越多，耐光性越差。顏料雖然有利于耐光性，但由于其中含有有機(jī)基團(tuán)，所以，光催化劑可使其慢慢分解。本試驗(yàn)的評(píng)估條件有所加強(qiáng)，一般使用的是熒光燈的光線，但表16中的35小時(shí)相當(dāng)于熒光燈下的3年～5年。
上述試驗(yàn)結(jié)果說明添加了顏料的催化劑的膜強(qiáng)度和耐光性都變差，但對(duì)過濾器催化劑本身著色，能夠很快目測(cè)到過濾器性能的變化，從而容易地判斷出過濾器需要更換的時(shí)間。
為增加過濾器的粘合強(qiáng)度，最有效的方法是添加有機(jī)樹脂。在上述制得的溶液中添加丙烯酸樹脂時(shí)的組成和各種評(píng)估結(jié)果如表17所示。通過添加樹脂，可使膜強(qiáng)度有飛躍性的提高。此外，耐光性無變化，在熒光燈下可充分發(fā)揮其作用，香煙煙霧的分解性能也良好。
如上所述，可見添加顏料，并根據(jù)需要添加樹脂，能夠制備性能良好的過濾器。
表16

<p>表17<

>(實(shí)施例26)用熒光燈、太陽光、白熾燈、水銀燈進(jìn)行照射，比較實(shí)施例25制備的添加了顏料的光催化劑和未添加顏料的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨和大腸菌的分解效果。其結(jié)果是，不論使用哪一種燈，添加了Li的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨和大腸菌的分解率都是未添加染料的光催化劑的3～5倍。不僅是紫外燈，就是日常生活環(huán)境中使用的燈，對(duì)上述添加了顏料的催化劑進(jìn)行照射也能夠獲得充分的效果。除了藍(lán)色染料之外，添加紅色、黃色和綠色染料等也能夠獲得同樣的效果。
這樣，就提供了在任何材料表面都可形成、在日常生活環(huán)境中有效的高活性光催化劑，能夠容易地判斷出光催化劑需要更換的時(shí)間。
(實(shí)施例27)制備在SiO2溶膠中添加了TiO2微粒和丙烯酸樹脂的溶液。使用該溶液在聚丙烯腈纖維上形成TiO2膜，制得附有光催化劑的過濾器，其操作工序如下。
首先，對(duì)SiO2溶膠的制備方法進(jìn)行說明。將5g四乙氧基硅烷溶于100ml水-乙醇-丙醇(3∶27∶70)的混合溶液中，于40℃攪拌5小時(shí)，再將所得溶液在室溫下放置2周，使其成為SiO2溶膠。
下面對(duì)在SiO2溶膠中添加了TiO2微粒和丙烯酸樹脂的溶液的制備方法進(jìn)行說明。首先，以TiO2/SiO2＝9的重量比，在所得的SiO2溶膠中加入TiO2微粒，然后，加入規(guī)定量的丙烯酸樹脂。加入必要量的水使固形成分的濃度調(diào)整為4wt％后，為使TiO2微粒分散在SiO2溶膠中，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。
然后，在聚丙烯腈纖維上涂布上述制得的分散了TiO2微粒的SiO2溶膠，在120℃處理5分鐘，形成涂布了在SiO2膜中分散有TiO2微粒的分散了TiO2微粒的SiO2膜的過濾器。制得的光催化劑的組成如表18所示。
光催化劑過濾器可應(yīng)用于空氣凈化器等，能夠除去存在于空氣中的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等。特別是一般的過濾器在吸附劑的吸附除去達(dá)到飽和時(shí)會(huì)失去作用而需要更換，但附有光催化劑的過濾器所吸附的惡臭成分、細(xì)菌或香煙煙霧等是通過光催化劑作用除去的，所以，可以減少過濾器的更換次數(shù)。
在充滿香煙煙霧的房間里，使附有表18所示組成的光催化劑過濾器的空氣凈化器啟動(dòng)，過濾器因吸附了香煙煙霧而變色。取出變色的過濾器，用熒光燈照射，測(cè)定顏色的變化，對(duì)吸附的香煙煙霧的分解性進(jìn)行檢測(cè)。另外，利用色彩計(jì)，從測(cè)出的變色量算出分解率。
分解試驗(yàn)結(jié)果如圖35所示。將SiO2(二氧化硅)作為粘合劑使用時(shí)，如果粘合劑量較多，則光催化劑性能將降低。如果將丙烯酸樹脂作為粘合劑使用，則粘合劑量即使過多，光催化劑性能也幾乎沒有變化。
表18除了分解性能之外，還顯示了對(duì)膜強(qiáng)度、耐光性和水洗試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果。各評(píng)估步驟如下。
強(qiáng)度試驗(yàn)就是對(duì)制得的過濾器反復(fù)進(jìn)行彎曲和拉伸，評(píng)估粉末是否落下來。如果彎曲和拉伸后無粉末落下，則反復(fù)進(jìn)行彎曲拉伸后，以2m/秒的速度鼓吹空氣，觀察剝落情況。將因?yàn)閺澢屠於鴦兟涞那闆r記為×，上述情況下無剝落、但因?yàn)楣拇悼諝舛鴦兟涞那闆r記為△，任何情況下都無剝落的情況記為○。
耐光性的檢測(cè)是用低壓水銀燈(254nm、3mW/cm2)照射已制得的過濾器，測(cè)定顏色變化量在20％以上時(shí)的時(shí)間。
水洗式驗(yàn)是對(duì)過濾器反復(fù)進(jìn)行水洗，直到催化劑剝落，測(cè)定這種現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)的洗滌次數(shù)。
評(píng)估結(jié)果是，添加丙烯酸樹脂可使膜強(qiáng)度有所增強(qiáng)，含量在5wt％以上，就可防止膜的剝落。
丙烯酸樹脂的添加量越大耐光性就越差，這是因?yàn)楸┧針渲泻杏袡C(jī)基團(tuán)。光催化劑作用可使其慢慢分解。本試驗(yàn)的評(píng)估條件有所加強(qiáng)，一般使用的是熒光燈的光線，表16中的35小時(shí)相當(dāng)于熒光燈下的3年～5年。
如果樹脂添加量在10wt％以上，則能夠充分進(jìn)行水洗，這樣就可反復(fù)使用。
如上所述，添加有機(jī)樹脂，能夠獲得充分的強(qiáng)度。不論是否添加樹脂，催化劑的性能都沒有變化，能夠制得可進(jìn)行清洗的光催化劑過濾器。
上述添加了丙烯酸樹脂的催化劑的耐光性較差，但膜強(qiáng)度良好，過濾器催化劑可清洗。到目前為止，光催化劑只能夠?qū)τ袡C(jī)污染物進(jìn)行清潔，但對(duì)塵埃等無機(jī)污染物卻無效，清洗可除去無機(jī)物，這樣就能夠延長(zhǎng)過濾器的使用壽命。
(實(shí)施例28)用熒光燈、太陽光、白熾燈、水銀燈進(jìn)行照射，比較實(shí)施例27制備的添加了丙烯酸樹脂的光催化劑和未添加丙烯酸樹脂的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨和大腸菌的分解效果。其結(jié)果是，不論使用哪一種燈，添加了Li的光催化劑對(duì)乙醛、尿素、氨和大腸菌的分解率都與未添加丙烯酸樹脂的光催化劑相同。不僅是紫外燈，就是日常生活環(huán)境中使用的燈，對(duì)上述添加了丙烯酸樹脂的催化劑進(jìn)行照射也能夠獲得充分的效果。
(實(shí)施例29)近年，為了提高丙烯酸樹脂的化學(xué)特性，開發(fā)了在丙烯酸樹脂側(cè)鏈導(dǎo)入了硅烷醇基的硅烷醇變性丙烯酸樹脂。在實(shí)施例27制得的溶液中添加硅烷醇導(dǎo)入量不同的丙烯酸樹脂，制得過濾器。圖36表示上述制得的過濾器對(duì)香煙煙霧的分解特性和耐光性的評(píng)估結(jié)果。對(duì)香煙煙霧的分解特性沒有因?yàn)楣柰榇蓟膶?dǎo)入量(圖中硅烷醇導(dǎo)入量)的不同而發(fā)生很大變化，且性能也沒有變差。如果硅烷醇的導(dǎo)入量較多，則耐光性有所提高。
如上所述，使用硅烷醇變性丙烯酸樹脂，可提高耐光性，制得性能良好的光催化劑過濾器。
(實(shí)施例30)與二氧化硅等陶瓷材料不同，使用有機(jī)樹脂時(shí)，即使不加熱，也能夠發(fā)生固化。例如，使用室溫固化樹脂就可達(dá)到目的。但是，室溫固化類樹脂除了瞬間粘合劑之外，其他都需要24小時(shí)左右的時(shí)間。瞬間粘合劑可在短時(shí)間內(nèi)固化，但由于光催化劑的作用會(huì)慢慢分解。短時(shí)間內(nèi)可固化、且耐光性良好的樹脂有UV固化類樹脂。UV固化類樹脂是利用紫外線而固化的樹脂，利用熒光燈發(fā)出的紫外線可慢慢聚合固化。但是，實(shí)際上由于光催化劑作用會(huì)慢慢分解。所以，適當(dāng)?shù)亟M合光固化和光分解，能夠提高耐光性。
制備添加了UV固化樹脂的分散有TiO2微粒的溶液。使用該溶液，在聚丙烯腈纖維上形成TiO2膜，制得附有光催化劑的過濾器。操作步驟如下。
在甲苯中添加規(guī)定量的TiO2微粒和Si、Al、Ti系偶合劑中的任何一種，于40℃攪拌2小時(shí)，然后，將其加入到規(guī)定量的UV固化樹脂中。再加必要量的甲苯使固形成分的濃度調(diào)整為4wt％。接著為使TiO2微粒分散，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在UV固化樹脂中分散了TiO2微粒的溶液。
將上述制得的溶液涂布在聚丙烯腈纖維上，室溫下用低壓水銀燈的紫外線照射15秒鐘，形成涂布了光催化劑的過濾器。制得的光催化劑的組成如表19所示。
表18<

表19

圖37表示對(duì)應(yīng)于偶合劑添加量的香煙煙霧的分解特性(5小時(shí)后的分解率)。添加偶合劑可使光催化劑特性有所提高。如果只含UV固化樹脂，則樹脂完全覆蓋TiO2粒子表面會(huì)使催化劑特性消失。添加偶合劑后，可增加TiO2表面的露出部分。而且，光催化劑會(huì)分解表面吸附的水分而產(chǎn)生自由基，添加偶合劑后，能夠較好地保存表面吸附水分，使催化劑顯現(xiàn)功能。
表19表示催化劑性能之外的試驗(yàn)結(jié)果。水洗試驗(yàn)的結(jié)果是UV固化樹脂含量在10wt％以上時(shí)可水洗。耐光性沒有任何問題，即使照射10小時(shí)后，也不會(huì)出現(xiàn)劣化。
如上所述，使用UV固化樹脂能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行室溫涂布，獲得耐光性良好的光催化劑過濾器。
這樣，在任何材料表面都能夠在低溫短時(shí)間內(nèi)形成在日常生活環(huán)境中有效的高活性光催化劑，通過水洗能夠除去無機(jī)污染物，可減少各種應(yīng)用制品的部件更換和清掃次數(shù)。
(實(shí)施例31)制備在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。使用該溶液在PET膜上形成TiO2膜，制得PET薄膜，其操作工序如下。
首先，對(duì)SiO2溶膠的制備方法進(jìn)行說明。將5g四乙氧基硅烷溶于100ml水-乙醇-丙醇(3∶27∶70)的混合溶液中，于40℃攪拌5小時(shí)，再將所得溶液在室溫下放置2周，使其成為SiO2溶膠。
下面對(duì)在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液的制備方法進(jìn)行說明。首先，以TiO2/SiO2＝9的重量比，在所得的SiO2溶膠中加入TiO2微粒，然后，分別加入規(guī)定量的磷酸、硼酸及Li、Mg、K、Ca的硝酸鹽。加入必要量的水使固形成分的濃度調(diào)整為4wt％。接著為使TiO2微粒分散在SiO2溶膠中，用5mm的氧化鋯小球通過球磨機(jī)處理24小時(shí)，這樣就制得了在SiO2溶膠中分散了TiO2微粒的溶液。
在PET膜上涂布上述制得的分散了TiO2微粒的SiO2溶膠，于120℃用低壓水銀燈(強(qiáng)度15mW/cm2)照射處理5分鐘，形成涂布了在SiO2中分散有TiO2微粒的分散了TiO2微粒的SiO2膜的塑料薄膜。PET膜上得到的薄膜的膜質(zhì)和強(qiáng)度都較好，膜厚為300nm。
對(duì)上述制得的薄膜負(fù)重1kg，用橡皮擦拭膜表面，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。其結(jié)果是，沒有添加B、P的膜在擦拭50次后出現(xiàn)了褶皺，而添加了B、P的膜在擦拭100后仍然完好。這就證明添加B、P可提高膜強(qiáng)度。
然后，對(duì)有機(jī)物的分解活性進(jìn)行評(píng)估。在薄膜上涂布紅紫系有機(jī)色素，用波長(zhǎng)為254nm、強(qiáng)度為0.2mW/cm2的光線照射進(jìn)行活性試驗(yàn)。從初期色素透過率的變化量可求出分解速度。其結(jié)果如表20所示。表中的空欄表示沒有添加該元素。
表20

沒有添加B、P而添加了Li的光催化劑的10分鐘后的分解率為65％，而添加了B、P的光催化劑的分解率有所提高。這就說明添加B、P可進(jìn)一步提高光催化劑的性能。此外，添加劑的效果依次為K＞Ca＞Mg＞Li。
光催化劑在吸光而產(chǎn)生電子和孔穴使水分解生成自由基后，使有機(jī)物分解。所以，如果光催化劑表面沒有水分就不能夠使有機(jī)物分解。未添加B、P的光催化劑會(huì)分解TiO2、SiO2表面所吸附的水分。B、P的吸水性較大，添加B、P可使更多的水分存在于催化劑表面，因此，增加表面吸附的水分，能夠提高有機(jī)物的分解性能。
然后，在上述制得的涂液中添加作為導(dǎo)電性粒子的ATO，同樣在PET膜上成膜，評(píng)估其對(duì)色素的分解性，結(jié)果如表21所示。
表21

未添加ATO的光催化劑在10分鐘后的分解率為81％，而添加了ATO的光催化劑的分解率有所提高。特別是含量為10wt％時(shí)，分解率最高可達(dá)到90％，這就說明添加ATO能夠進(jìn)一步提高性能。此外，制得的添加了ATO的薄膜的表面電阻低于109Ω/□，這就說明還有防帶電效果，不僅能防止有機(jī)物，還能夠防止無機(jī)物的吸附。
除了K(鉀)之外，添加Li(鋰)、Ca(鈣)、Mg(鎂)也能夠獲得同樣的ATO添加效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性在空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)等內(nèi)藏利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生空氣流的裝置、且主要用于室內(nèi)環(huán)境的電器制品的空氣通道、過濾部分、外裝部分、被內(nèi)藏的照明裝置照射的部分設(shè)置了本發(fā)明的低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜，所以，能夠獲得以下效果。
利用本發(fā)明獲得的效果可大致分為以下3類。
第1，本發(fā)明在以往公知的TiO2等氧化物光催化劑薄膜中添加了Na、Li等電負(fù)性小于1.6、離子半徑小于0.2nm的元素的化合價(jià)在2以下的離子，使有機(jī)物的分解效果有所提高。另外，還并用、添加包括添加了銻的氧化錫在內(nèi)的電子親和力在1.2以上的金屬氧化物半導(dǎo)體或Ag、Cu、Ni、Pd、Rh、Pt等金屬粒子，使分解效率有進(jìn)一步提高。這樣，不需要以往氧化物光催化劑所必須的紫外燈等短波長(zhǎng)光發(fā)生裝置，就能夠獲得良好的結(jié)果。即，利用一般室內(nèi)可獲得的光線，如熒光燈、白熾燈泡、水銀燈、可透過玻璃窗的太陽光等非常弱的光線就可使有機(jī)物分解，還能夠分解香煙煙霧和手等的皮脂等附著物產(chǎn)生的污垢而取得防污效果。同樣利用微弱的光線，可分解分散在空氣中的有機(jī)胺或硫醇等會(huì)產(chǎn)生惡臭的物質(zhì)，使其分解為低臭或無臭的物質(zhì)，所以，能夠獲得減少室內(nèi)臭氣的除臭效果。此外，同樣利用微弱的光線，能夠?qū)諝庵酗h浮著的細(xì)菌、霉菌、花粉等各種微生物進(jìn)行分解，使這些微生物死亡或抑制其繁殖，因此，在保證形成了氧化物催化劑薄膜的部件表面清潔的同時(shí)，還能夠有效地減少使用了上述電器的室內(nèi)空氣中飄浮著的微生物量。以往過濾器或網(wǎng)眼等過濾空氣的部件都需要經(jīng)常更換，如果上面蓄積了污垢或孔眼堵塞，就需要取下清洗，或換上新的部件，但本發(fā)明能夠分解附著的污垢，所以可延長(zhǎng)達(dá)到孔眼堵塞程度的使用壽命，這樣就減少了更換頻率。
各用途的具體效果的例子如下。由于空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)的外殼、框架、箱體等外部部件都受到室內(nèi)照明裝置或太陽光的照射，所以，污垢難以形成，微生物難以繁殖，能夠保持清潔的狀態(tài)。此外，如果上述電器上附設(shè)的空氣流通部件或空氣通道中的過濾器、網(wǎng)眼等部件也受到室內(nèi)照明裝置或太陽光的照射，則不僅能夠獲得防污、抗菌效果，還能夠獲得室內(nèi)除臭效果。
空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器主體上設(shè)置了紅外線接收部分，在遙控部分設(shè)置了紅外線發(fā)射部分進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，如果上述紅外線接收和發(fā)射部分受到污染，則信號(hào)的接收和發(fā)射將受到影響，本發(fā)明具備防止這種污染的效果。
一般利用室內(nèi)的光強(qiáng)度難以分解徹底的污染負(fù)荷較大時(shí)，或用于室內(nèi)光照射不夠充分的部件時(shí)，如果附設(shè)熒光燈或電燈泡等照明裝置也可以獲得同樣的效果。如果這樣仍不行，則可并用水銀燈或金屬鹵化物等紫外線發(fā)生裝置，這樣就可獲得較好的分解效果。這種情況下，由于本發(fā)明的分解率高于以往，所以，可縮短燈的照射時(shí)間，或減小燈的輸出功率，因此，在節(jié)約耗電量的同時(shí)，還可延長(zhǎng)燈具的使用壽命，并減少更換次數(shù)，這樣就比較經(jīng)濟(jì)。
例如，需要使廚房垃圾處理機(jī)產(chǎn)生的大量惡臭物質(zhì)分解，或使廚房用換氣扇上附著的大量食用油分解，或凈化洗碗機(jī)、餐具烘干機(jī)、衣物烘干機(jī)等的密閉槽或滾筒內(nèi)部時(shí)，如果并用前述各種波長(zhǎng)的光發(fā)生裝置就很有效。
第2，由于上述本發(fā)明的光催化劑薄膜中加入了包括添加了銻的氧化錫在內(nèi)的電子親和力在1.2以上的金屬氧化物半導(dǎo)體或Ag、Cu、Ni、Pd、Rh、Pt等金屬微粒，所以，膜本身的表面電阻值有所降低，這樣，就可抑制分解時(shí)間較長(zhǎng)的較大塵埃和纖維類及不能夠分解的土等礦物類因靜電而吸附的現(xiàn)象，從而防止難分解的污垢在表面蓄積，使光不能夠照射到光催化劑薄膜的現(xiàn)象。
防帶電效果不僅能夠防止塵埃吸附，還能夠?qū)⒁蜢o電而造成的電路短路等現(xiàn)象防患于未然。這對(duì)吸塵器之類使用時(shí)容易摩擦帶電的物品尤其有效。
各用途的具體效果的實(shí)例如下。空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)的外殼、框架、箱體等外部部件特別容易吸附塵土，所以很有效。
第3，本發(fā)明中，在形成具備上述效果的光催化劑薄膜時(shí)，制備了含有低分子量有機(jī)金屬化合物和水的溶液，為了破壞金屬原子和有機(jī)基團(tuán)的結(jié)合，用紫外線等特定波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行了照射，促進(jìn)了膜化反應(yīng)，所以，能夠在低于以往溫度的低溫條件下形成薄膜。因此，能夠在用于前述電器制品的包括ABS、PS、PP、聚酯等在內(nèi)的常用塑料、鋼板上涂布的有機(jī)涂料表面形成上述氧化物光催化劑薄膜，而薄膜的底涂料不會(huì)因?yàn)槭軣岫l(fā)生軟化、變形、產(chǎn)生氣泡、裂縫、脆化、強(qiáng)度降低、韌性降低等不良情況。
各用途的具體效果的實(shí)例如下。常用于空氣凈化器、換氣扇、電風(fēng)扇、吸塵器、衣物烘干機(jī)、餐具烘干機(jī)、洗碗機(jī)、廚房垃圾處理機(jī)的外殼、框架、箱體等外部部件的合成樹脂成型體或油漆鋼板不能夠忍耐以往的以TiO2為主體的氧化物光催化劑薄膜的形成溫度，即300℃以上的高溫，但本發(fā)明不會(huì)對(duì)上述部件的表面材料造成熱損傷，這樣就能夠很容易地成膜。
另外，附設(shè)于上述物品的空氣流通部件或空氣通道中的風(fēng)扇、葉輪、過濾器、網(wǎng)眼等部件的構(gòu)成材料也同樣難以忍耐300℃以上的高溫，但利用本發(fā)明就能夠容易地形成上述氧化物光催化劑薄膜。
此外，由于本發(fā)明的氧化物光催化劑薄膜能夠在低溫下形成硬質(zhì)膜，所以，可代替以往的塑料成型品表面涂布的丙烯酸樹脂等硬質(zhì)涂層。這樣，能夠與以往的硬質(zhì)涂層同樣可增加成型品的光澤，防止表面損傷，同時(shí)還可抑制微生物繁殖，獲得防污和防帶電效果。
應(yīng)用于非織造布、織物、海綿等形成的過濾器時(shí)，由于形成于纖維表面的氧化物光催化劑薄膜是玻璃質(zhì)的，所以，表面吸附性和潤(rùn)濕性都較好。因此，能夠提高臭氣捕集率和煙霧捕集率。即使形成只含SiO2的薄膜，也能夠以同樣的原理改善捕集效果，如果附著的臭氣和煙霧覆蓋纖維表面，則會(huì)減弱捕集效果，但在本發(fā)明中，因?yàn)榇瞬Ａз|(zhì)薄膜自身具有光催化劑特性，所以能使纖維表面經(jīng)常保持清潔，由于具有高吸附性的底層繼續(xù)露出，所以能較好維持效果。
另外，應(yīng)用于洗碗機(jī)時(shí)，利用光催化劑的防污效果，可以減小附著于內(nèi)部的水滴的接觸角，這樣就可降低殘水總量，從而提高餐具的干燥效率。利用該效果還可應(yīng)用于各種因結(jié)露而發(fā)生為難的用途。
權(quán)利要求
1.一種光催化劑薄膜，所述薄膜系在涂膜中分散了具有光催化劑作用的粒子，其特征在于，前述涂膜中含有側(cè)鏈上結(jié)合了無機(jī)官能團(tuán)的有機(jī)樹脂。
2.一種光催化劑薄膜，所述薄膜系在涂膜中分散了具有光催化劑作用的粒子，其特征在于，前述涂膜中含有電負(fù)性小于1.6、離子半徑小于0.2nm、化合價(jià)在2以下的金屬元素。
3.一種光催化劑薄膜，所述薄膜系在涂膜中分散了具有光催化劑作用的粒子，其特征在于，前述涂膜中還含有P、B、K、Ca中的至少一種。
4.一種光催化劑薄膜，所述薄膜系在涂膜中分散了具有光催化劑作用的粒子，其特征在于，前述涂膜中還分散了由電子親和力在1.2以上的金屬元素構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體粒子。
5.一種光催化劑薄膜，其特征在于，權(quán)利要求4所述的光催化劑薄膜中，分別設(shè)置了前述分散了氧化物半導(dǎo)體粒子的層和前述分散了氧化鈦粒子的層。
6.一種光催化劑薄膜，其特征在于，權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜中分散了導(dǎo)電性粒子，該涂膜的表面電阻值在109Ω/□以下。
7.一種光催化劑薄膜，其特征在于，權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜中含有氧化硅。
8.一種物品，其特征在于，基材表面具備權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
9.一種物品，其特征在于，在權(quán)利要求8所述的氧化物光催化劑薄膜和前述物品基材表面之間具有隔層。
10.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求9所述的隔層是包含化合價(jià)大于3的金屬元素，或至少1種選自Al、Zr、Fe及過渡金屬元素的金屬氧化物膜。
11.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求8～10的任一項(xiàng)所述的基材由分解起始溫度在300℃以下的有機(jī)高分子化合物構(gòu)成。
12.一種物品，其特征在于，由以有機(jī)高分子化合物為主體的基材，設(shè)置在該基材表面的由無機(jī)物形成的隔層，以及設(shè)置在該隔層表面的可促進(jìn)有機(jī)物分解反應(yīng)的氧化物催化劑層構(gòu)成。
13.一種空氣凈化器，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)的作用產(chǎn)生氣流，通過吸氣口吸入室內(nèi)空氣，經(jīng)過設(shè)置在通風(fēng)道中的過濾器，捕集浮游在空氣中的塵埃、油煙微粒、煙霧、花粉和各種微生物或惡臭物質(zhì)等，凈化后通過排氣口排出，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
14.一種具備低溫固化型高活性氧化物光催化劑薄膜的換氣扇，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)的作用產(chǎn)生氣流，將吸入室內(nèi)側(cè)吸氣口的空氣與浮游在空氣中的塵埃、油煙微粒、煙霧、花粉和各種微生物或惡臭物質(zhì)等一起從室外側(cè)排氣口排到室外，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
15.一種電風(fēng)扇，利用電動(dòng)機(jī)使葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生氣流，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
16.一種吸塵器，吸入口和集塵室連通，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)使集塵室內(nèi)的氣壓減小，將從吸入口吸入的垃圾或塵埃捕集到集塵室中，過濾上述垃圾或塵埃后，將空氣從排氣口排出，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
17.一種衣物烘干機(jī)，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)從外界吸入空氣，用加熱器加熱后送入收集了含有濕氣的衣物的干燥滾筒內(nèi)，再加熱使衣物中的水分蒸發(fā)，將含有水分的空氣從排氣口排出或利用熱交換器使水分結(jié)露，除去水分后從排氣口排出，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
18.一種餐具烘干機(jī)，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)從外界吸入空氣，用加熱器加熱后送入收集了潤(rùn)濕餐具的干燥室內(nèi)，再加熱使附著在餐具上的水分蒸發(fā)，使其與含有水分的空氣一起從排氣口排出，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
19.一種洗碗機(jī)，在收集了臟餐具的洗滌槽中，一邊加熱水一邊用洗滌泵加壓，使水從設(shè)置在洗滌槽內(nèi)的可自由旋轉(zhuǎn)的噴管中噴出，洗凈餐具后進(jìn)行沖洗，然后，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)吸入外界空氣，使冷風(fēng)或經(jīng)過加熱器加熱的溫?zé)犸L(fēng)與沖洗后的高濕度內(nèi)部空氣置換，使殘留在餐具或洗滌槽內(nèi)部的水分蒸發(fā)干燥，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
20.一種廚房垃圾處理機(jī)，在設(shè)置了含有微生物類培養(yǎng)基材的處理槽中投入垃圾，用攪拌裝置攪拌培養(yǎng)基材和垃圾，通過微生物代謝作用使垃圾分解的同時(shí)，利用電動(dòng)送風(fēng)機(jī)將分解時(shí)產(chǎn)生的水分和空氣一起排出，其特征在于，構(gòu)成部件中，在與室內(nèi)照明光或來自室外的太陽光接觸的部件表面形成了權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的光催化劑薄膜。
21.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求13～20的任一項(xiàng)中，前述光催化劑薄膜表面的光照射部位設(shè)置了光源。
22.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求21中，前述光源為紫外燈。
23.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求13～20的任一項(xiàng)中，為使光照射到前述光催化劑薄膜表面，覆蓋該光催化劑薄膜表面的框體的至少一部分使用了透明材料。
24.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求23中，使光透過2mm厚的透明材料，利用色差表示法測(cè)得的L值在50以下、a值在-20以上20以下、b值在20以下。
25.一種物品，其特征在于，光催化劑薄膜和權(quán)利要求13～20的任一項(xiàng)中，為使照射到前述光催化劑薄膜表面，覆蓋該光催化劑薄膜表面的框體的至少一部分使用了透明材料。
26.一種物品，其特征在于，權(quán)利要求23中，使光透過2mm厚的透明材料，利用色差表示法測(cè)得的L值在50以下、a值在-20以上20以下、b值在20以下。
27.一種光催化劑，其特征在于，由氧化鈦組成的光催化劑中至少包含1種選自ATO、RuO2、STO(SrTiO3)、RSO和粘合劑的物質(zhì)。
28.如權(quán)利要求27所述的光催化劑，其特征還在于，其中添加了至少1種選自Li、Na、Mg的元素。
29.一種光催化劑，其特征在于，由氧化鈦組成的光催化劑中添加了吸附劑。
30.一種光催化劑，其特征在于，由氧化鈦組成的光催化劑中含有Cu、Ag、Li、Na、Mg中任何一種的離子交換泡沸石。
31.一種光催化劑，其特征在于，由氧化鈦組成的光催化劑中添加了能吸收可見光的顏料。
32.一種光催化劑，其特征在于，由氧化鈦組成的光催化劑中含有有機(jī)樹脂。
33.一種光催化劑，其特征在于，權(quán)利要求32所述的光催化劑中還含有Al、Ti、Si系偶合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及主要應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中使用的電器制品的空氣通道、過濾部分、外部部件部分、被內(nèi)藏的照明裝置照射的部分上的光催化劑薄膜。通過各種添加劑提高了催化劑作用。即使利用一般室內(nèi)可獲得的光線,如熒光燈、白熾燈泡、水銀燈、透過玻璃窗的太陽光等非常弱的光線也可分解有機(jī)物,還可分解附著的香煙煙霧或手的皮脂等形成的污垢,獲得防污效果。同樣以微弱光線,能夠分解分散在空氣中的有機(jī)胺或硫醇類等各種會(huì)產(chǎn)生惡臭的物質(zhì),使其分解為低臭或無臭的物質(zhì),所以,能夠獲得減少室內(nèi)臭氣的除臭效果。
文檔編號(hào)B01J35/00GK1230917SQ97198095
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日
發(fā)明者石川敬郎, 大石知司, 嘉本大五郎, 高橋研, 川口卓男, 石川鐵雄, 廣田由香, 嶋崎典子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所