Фотокаталитический материал, фотокаталитическая композиция с использованием такового и фотокаталитический продукт

Фотокаталитический материал, фотокаталитическая композиция с использованием такового и фотокаталитический продукт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к фотокаталитическому материалу, фотокаталитической композиции и фотокаталитическому продукту.

Уровень техники

Как хорошо известно, когда фотокаталитический материал подвергается облучению светом, имеющим энергию, превышающую ширину запрещенной зоны такового, в результате фотовозбуждения в зоне проводимости появляются электроны, и в валентной зоне появляются дырки. Вследствие этого данные электроны и дырки диффундируют к поверхности порошка и приходят в контакт с кислородом и влагой воздуха, приводя к тому, что эти электроны поглощаются и действуют как восстановители с образованием супероксидных анионов. С другой стороны, дырки окисляют влагу воздуха с образованием гидроксильных радикалов. В результате эти продукты проявляют стерилизующее действие, способность разлагать органические соединения и гидрофильность в своих окислительно-восстановительных реакциях.

Здесь примеры «света, имеющего энергию, превышающую запрещенную зону» включают ультрафиолетовое излучение и видимый свет. В качестве «источника света» применяются солнечный свет, разнообразные лампы и светоизлучающие диоды.

В качестве фотокаталитического материала до сих пор главным образом применялся порошок оксид титана (TiO₂). Однако, когда предполагалось получить ширину запрещенной зоны (длина волны 380 нм или менее) порошка оксида титана при воздействии солнечного света, удавалось утилизировать только около 2% света. Ввиду этого недавно повышенное внимание обратили на оксид вольфрама (WO₃) вместо порошка оксида титана в качестве фотокаталитического материала, способного утилизировать излучение в области видимого света (от 400 до 800 нм), который составляет главный диапазон длин волн солнечного света.

Например, Патентный Документ 1 описывает применение в качестве фотокатализатора пленки из оксида вольфрама, сформированной методом напыления. Здесь фотокаталитический эффект достигается, даже если фотокатализатор представляет собой пленку. Однако фотокатализатор, имеющий форму пленки, является неудовлетворительным для достижения достаточной площади поверхности, и поэтому его каталитический эффект на единицу объема снижается. Кроме того, поскольку метод напыления представляет собой технологию формирования пленки с использованием вакуума, оборудование является крупномасштабным, что ведет к большим затратам. Более того, метод напыления связан с такой проблемой, что пленка может быть сформирована только на материале с высокой термостойкостью (базовый материал), так как базовый материал (покрываемый материал) подвергается воздействию высокотемпературных условий.

С другой стороны, когда фотокатализатор изготавливается из порошка оксида вольфрама, это дает следующие преимущества. Более конкретно, поскольку вся площадь порошка может быть целиком использована в качестве каталитической поверхности, каталитический эффект на единицу объема может быть улучшен. Кроме того, может быть привлечен способ, в котором порошок смешивается с полимером и наносится, и поэтому нет необходимости подвергать материал подложки воздействию высокотемпературных условий, и порошок может быть нанесен на любое место. Чтобы увеличить площадь поверхности катализатора на единицу объема, порошок предпочтительно перерабатывается в микрочастицы, имеющие средний диаметр частиц 1 мкм или менее.

В качестве способа, применяемого для получения микрочастиц порошка оксида вольфрама, например, известен Патентный Документ 2. В этом Патентном Документе, в абзацах 0008 и 0009, приведены примеры способа термической обработки паравольфрамата аммония (далее называемого как АРТ) на воздухе. Этот способ имеет результатом микрочастицы, имеющие удельную площадь поверхности, измеренную по методу ВЕТ (Брунауэра-Эммета-Теллера), от 3 до 5 м²/г, и средний диаметр частиц от 0,2 до 0,3 мкм, тогда как удельный вес оксида вольфрама составляет 7,3.

Примеры источника света, применяемого для возбуждения фотокатализатора, включают, как упомянуто выше, солнечный свет, разнообразные светоизлучающие диоды и разнообразные лампы. Здесь фотокатализатор возбуждается светом заданной длины волны для проявления его каталитического эффекта. Поэтому, если длина волны источника света не согласуется с длиной волны возбуждения фотокатализатора, адекватные характеристики не могут быть получены. Например, для преодоления этого недостатка известен Патентный Документ 3. В Патентном Документе 3 раскрыт способ, в котором изготавливается светоизлучающий материал для испускания света, имеющего длину волны, отличающуюся от таковой источника света, путем смешения фотокатализатора со светоизлучающим материалом (флуоресцентное вещество), для возбуждения фотокатализатора светом, имеющим эту длину волны.

Согласно Патентному Документу 3, обнаружен факт, что даже если используется порошок TiO₂, который с трудом возбуждается видимым светом, этот порошок проявляет способность разлагать формальдегид при воздействии спектрального состава дневного света (под солнечным светом). Однако разлагающая способность такового очень низка. Более конкретно, способ согласно Патентному Документу 3 занимает 24 часа для разложения 50 млн^-1 формальдегида.

С другой стороны, недавно повышенное внимание было сосредоточено на оксиде вольфрама (WO₃) в качестве фотокаталитического материала, который используется в диапазоне видимого света (от 400 до 800 нм), как упомянуто выше. Для этого фотокатализатора действительно получен определенный уровень каталитических характеристик в области видимого света.

Патентный Документ 1: Японская Патентная Заявка KOKAI Publication № 2001-152130

Патентный Документ 2: Японская Патентная Заявка KOKAI Publication № 2002-293544

Патентный Документ 3: Японская Патентная Заявка KOKAI Publication № 2002-346394

Патентный Документ 4: Японская Патентная Заявка KOKOKU Publication № 4-42057

Описание изобретения

Однако до сих пор не было получено удовлетворительных характеристик. В Примере 1, описанном в Патентном Документе 4, показано, что порошок WO₃ облучается светом от флуоресцентной лампы для фотокопировального устройства (выходная мощность ультрафиолетового излучения: 2,1 Вт, длина волны: от 300 до 490 нм, основная длина волны: 370 нм) для получения результата, что 90% из 10 млн^-1 ацетальдегида разлагаются в течение 24 минут. Однако для этого требуется порошок WO₃ в количестве более чем 100 г. Такие характеристики создают необходимость применять порошок WO₃ в огромном количестве, например, в месте, где выполняется операция дезодорирования.

Цель настоящего изобретения состоит в представлении фотокаталитического материала, проявляющего значительно улучшенный каталитический эффект по сравнению с общеупотребительными фотокаталитическими материалами, фотокаталитической композиции, содержащей этот фотокаталитический материал, и фотокаталитического продукта, использующего этот фотокаталитический материал и обеспечивающего экономию места и снижение веса.

Вышеназванная цель может быть достигнута со следующим фотокаталитическим материалом и следующей фотокаталитической композицией и фотокаталитическим продуктом, использующим фотокаталитический материал согласно настоящему изобретению.

(1) Согласно пункту 1, предоставляется фотокаталитический материал, включающий в качестве своего главного компонента порошок оксида вольфрама, возбуждаемый источником света, который испускает свет, имеющий длину волны от 430 до 500 нм, причем фотокаталитический материал имеет разлагающую способность 50% или более, причем разлагающая способность определяется следующим уравнением, основанном на следующем испытании:

[Испытание разлагающей способности]

1 г порошка оксида вольфрама и 20 млн^-1 ацетальдегида (количество А) помещают в стеклянный контейнер емкостью 3 литра и измеряют ацетальдегид (количество В) после облучения смеси светом, имеющим пиковую длину волны 460 нм ± 10 нм, в течение 2 часов, для измерения разлагающей способности (%):

Разлагающая способность (%)=[(количество ацетальдегида А - количество ацетальдегида В)/количество ацетальдегида А]×100.

(2) Согласно пункту 2, предоставляется фотокаталитический материал согласно пункту (1), в котором источник света представляет собой светоизлучающий диод, использующий голубой светоизлучающий полупроводниковый элемент.

(3) Согласно пункту 3, предоставляется фотокаталитический материал согласно пункту (1), в котором источник света представляет собой солнечный свет.

(4) Согласно пункту 4, предоставляется фотокаталитический материал согласно пункту (1), в котором источник света представляет собой флуоресцентную лампу.

(5) Согласно пункту 5, предоставляется фотокаталитический материал согласно любому одному из пунктов (1)-(4), в котором доза светового излучения, имеющего длину волны от 430 до 500 нм, составляет 1 мВт/см² или более.

(6) Согласно пункту 6, представляется фотокаталитический материал согласно любому одному из пунктов (1)-(5), в котором разлагающая способность составляет 90% или более и 100% или менее.

(7) Согласно пункту 7, предоставляется фотокаталитический материал, включающий в качестве своего главного компонента микрочастицу оксида вольфрама, возбуждаемую облучением видимым светом, причем фотокаталитический материал имеет такую разлагающую способность, что остаточный уровень ацетальдегида составляет 50% или менее через 30 минут после того, как 10 млн^-1 газообразного ацетальдегида вводятся в воздухонепроницаемый контейнер, имеющий емкость 3 литра, и 0,1 г микрочастиц оксида вольфрама в контейнере подвергаются облучению голубым светом.

(8) Согласно пункту 8, предоставляется фотокаталитический материал согласно пункту (7), в котором источник света, который излучает голубой свет, представляет собой светоизлучающий диод GaN-системы, имеющий максимум испускания света около 470 нм.

(9) Согласно пункту 9, предоставляется фотокаталитический материал согласно любому одному из пунктов (1)-(8), содержащий моноклинную систему в качестве своей главной фазы.

(10) Согласно пункту 10, предоставляется фотокаталитический материал согласно любому одному из пунктов (1)-(9), имеющий средний диаметр частиц 10 мкм или менее.

(11) Согласно пункту 11, предоставляется фотокаталитическая композиция, содержащая фотокаталитический материал согласно любому одному из пунктов (1)-(10) в количестве 50% по массе или более.

(12) Согласно пункту 12, предоставляется фотокаталитическая композиция согласно пункту (11), содержащая порошок оксида титана в количестве менее чем 50% по массе.

(13) Согласно пункту 13, предоставляется фотокаталитический продукт, использующий фотокаталитическую композицию согласно пунктам (11) или (12).

(14) Согласно пункту 14, предоставляется фотокаталитический продукт согласно пункту (13), имеющий каталитический эффект по меньшей мере в отношении одного органического материала, NO_x и SO_x.

(15) Согласно пункту 15, предоставляется фотокаталитический продукт согласно пункту (13) или (14), в котором фотокаталитическая композиция связана с поверхностью базового субстрата с помощью связующего средства.

Настоящее изобретение может представлять фотокаталитический материал, имеющий более значительный каталитический эффект, чем общеупотребительные фотокаталитические материалы, фотокаталитическую композицию, содержащую этот фотокаталитический материал, и фотокаталитический продукт, использующий этот фотокаталитический материал и обеспечивающий экономию места и снижение веса.

Краткое описание чертежей

ФИГ. 1А представляет собой боковую проекцию, включающую разрез части флуоресцентной лампы согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 1В представляет собой типичный вид в разрезе фотокаталитической пленки, которая представляет собой одну конструкцию флуоресцентной лампы согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 2А представляет собой схематический перспективный вид дезодорирующего устройства согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 2В представляет собой схематический вид сбоку устройства из ФИГ. 2А.

ФИГ. 3 показывает один пример спектрального профиля голубого светоизлучающего диода 45 согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 4 показывает один пример картин рентгеновской дифракции триклинной системы и моноклинной системы триоксида вольфрама (WO₃).

ФИГ. 5 показывает характеристическую диаграмму для сравнения эффектов разложения газообразного ацетальдегида различными кристаллическими структурами триоксида вольфрама.

ФИГ. 6 показывает схематический вид измерительного устройства, применяемого для получения характеристической диаграммы ФИГ. 5.

ФИГ. 7 показывает схематический вид производственной установки для формирования фотокаталитического материала согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 8 представляет собой график, показывающий гранулометрический состав (соотношение по диаметру частиц, частотности и совокупному числу частиц меньше стандартного размера) после диспергирования частиц.

ФИГ. 9 представляет собой график, показывающий гранулометрическое распределение (соотношение диаметров частиц, частотность и совокупное число частиц меньше стандартного размера) диспергированной краски WO₃.

ФИГ. 10 показывает микрофотографию метавольфрамата аммония как гранулированного сырьевого материала, полученного в третьем варианте осуществления.

ФИГ. 11 показывает микрофотографию микрочастиц кристаллического фотокатализатора WO₃ типа моноклинной системы, образованных термической обработкой гранулированного сырьевого материала, полученного в третьем варианте осуществления с помощью быстрого нагревания, проведенного при температуре 800°С в течение столь короткого времени, как от 1 до 10 минут.

ФИГ. 12 представляет собой характеристическую диаграмму, показывающую способность каждой фотокаталитической микрочастицы триоксида вольфрама разлагать ацетальдегид, когда температура обжига варьирует до 600°С, 700°С, 800°С и 900°С в четвертом варианте осуществления.

ФИГ. 13 представляет собой характеристическую диаграмму, показывающую способность каждой фотокаталитической микрочастицы триоксида вольфрама разлагать ацетальдегид, когда температура обжига варьирует до 800°С, 900°С и 1000°С в четвертом варианте осуществления.

ФИГ. 14 представляет собой характеристическую диаграмму, показывающую способность каждой фотокаталитической микрочастицы триоксида вольфрама разлагать ацетальдегид, когда время обжига варьирует до 30 секунд, 1 минуты, 5 минут, 10 минут и 15 минут.

ФИГ. 15 показывает соотношение между длиной волны и коэффициентом отражения, когда используется фотокатализатор WO₃ в шестом варианте осуществления или когда применяется фотокатализатор TiO₂.

ФИГ. 16 показывает перспективный вид в разобранном состоянии осветительного устройства согласно шестому варианту осуществления.

ФИГ. 17 показывает увеличенный вид существенной части из ФИГ. 16.

ФИГ. 18 показывает зависимость между временем и остаточным уровнем ацетальдегида осветительного устройства в седьмом варианте осуществления и флуоресцентной лампой с TiO₂-фотокатализатором, флуоресцентной лампой с TiO₂-фотокатализатором и осветительным устройством с TiO₂-фотокатализатором и флуоресцентной лампой с TiO₂-фотокатализатором.

ФИГ. 19 показывает один пример голубой пиковой длины волны голубого светоизлучающего диода, использованного в испытании согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 20 показывает один пример зеленовато-голубой пиковой длины волны зеленовато-голубого светоизлучающего диода, использованного в испытании согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 21 показывает первое испытание разлагающей способности, когда образцы 1-6 согласно этому варианту осуществления возбуждаются голубым светоизлучающим диодом.

ФИГ. 22 показывает первое испытание разлагающей способности, когда образцы 1-6 согласно этому варианту осуществления возбуждаются солнечным светом.

ФИГ. 23 показывает первое испытание разлагающей способности, когда образцы 1-6 согласно этому варианту осуществления возбуждаются флуоресцентной лампой.

ФИГ. 24 показывает первое испытание разлагающей способности, когда образцы 1-6 согласно этому варианту осуществления возбуждаются зеленым светоизлучающим диодом.

ФИГ. 25 показывает один пример первого испытания разлагающей способности образца 2 согласно этому варианту осуществления, когда варьируется доза светового излучения, испускаемого голубым светоизлучающим диодом.

ФИГ. 26 показывает вариант осуществления дезодорирующего устройства согласно этому варианту осуществления.

ФИГ. 27 показывает способность дезодорирующего устройства разлагать ацетальдегид согласно этому варианту осуществления.

ФИГ. 28 показывает вариант исполнения еще одного фотокаталитического продукта согласно этому варианту осуществления.

ФИГ. 29 показывает один пример гидрофильных характеристик фотокаталитического продукта согласно этому варианту осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вариант осуществления согласно изобретению будет объяснен с привлечением чертежей.

[Устройство флуоресцентной лампы]

Фиг.1А и 1В представляют собой боковые проекции, показывающие типичное устройство флуоресцентной лампы согласно настоящему изобретению. Более конкретно, ФИГ. 1А представляет собой боковую проекцию, включающую секцию в разрезе, и ФИГ. 1В представляет собой типичный поперечный разрез пленки фотокатализатора, которая представляет собой одну структуру вышеназванной флуоресцентной лампы.

Ссылочная позиция 10 в фигуре представляет флуоресцентную лампу как фотокаталитический продукт. Флуоресцентная лампа 10 состоит из корпуса 20 флуоресцентной лампы и пленки 30 фотокатализатора, сформированной на поверхности этого корпуса 20 флуоресцентной лампы. Вышеназванный корпус 20 флуоресцентной лампы состоит из светопроводящего баллона 11 разрядника, слоя 12 флуоресцентного вещества, пары электродов 13, 13, разрядной среды (не показана) и цоколя 14.

Светопроводящий баллон 11 разрядника состоит из удлиненного стеклянного резервуара 11а и пары конических ножек 11b лампы. Стеклянный резервуар 11а изготовлен из натриево-кальциево-силикатного стекла. Коническая ножка 11b снабжена отводной трубкой, коническим расширением, внутренним токовым вводом и внешним токовым вводом. Отводная трубка используется таким образом, что она соединяет внутреннее пространство светопроводящего баллона 11 разрядника с наружной частью для выкачивания воздуха из светопроводящего баллона 11 разрядника и для герметизации разрядной среды. Затем, после введения разрядной среды отводная трубка запаивается. Оба конца стеклянного резервуара 11а закрыты вышеупомянутыми коническими расширениями, формируя светопроводящий баллон 11 разрядника. Цокольный конец внутренного токового ввода герметично закреплен внутри конической ножки 11b и соединен с внешним токовым вводом. Верхняя часть внешнего токового ввода заделана в коническую ножку 11b, и цокольный конец его выведен из светопроводящего баллона 11 разрядника.

Слой 12 флуоресцентного вещества состоит из светоизлучающего с тремя длинами волн флуоресцентного вещества и сформирован на внутренней поверхности светопроводящего баллона 11 разрядника. В светоизлучающем с тремя длинами волн флуоресцентном веществе применяются BaMgAl₁₆O₂₇:Eu для излучения голубого света, LaPO₄:Ce,Tb для излучения зеленого света и Y₂O₃:Eu для излучения красного света. Пара электродов 13, 13 соединена с концами пары внутренних токовых вводов, расположенных напротив друг друга и разнесенных между собой внутри каждого из обоих концов светопроводящего баллона 11 разрядника. Кроме того, электрод 13 состоит из спиральной вольфрамовой нити и испускающего электроны материала, связанного со спиральной нитью.

Вышеупомянутая разрядная среда состоит из ртути и аргона, которая герметично размещена внутри светопроводящего баллона 11 разрядника. Надлежащее количество ртути вводится через отводную трубку, которая затем запаивается. Количество аргона, введенного внутрь, соответствует давлению 300 Па. Цоколь 14 состоит из корпуса 14а цоколя и пары цокольных штырьков 14b, 14b. Корпус 14а цоколя имеет форму крышки, который присоединен к обоим концам светопроводящего баллона 11 разрядника. Пара цокольных штырьков 14b, 14b поддерживается корпусом 14а цоколя таким образом, чтобы быть изолированными от корпуса 14а цоколя и соединенными с каждым внешним токовым вводом.

Пленка 30 фотокатализатора представляет собой пленку, изготовленную из фотокаталитической краски, содержащей микрочастицы триоксида вольфрама (средний диаметр частиц: 0,1 мкм) в качестве своего главного компонента. Толщина пленки 30 фотокатализатора составляет от около 0,5 до 3 мкм. Микрочастицы триоксида вольфрама имеют кристаллическую структуру моноклинной системы даже после завершения нанесения покрытия. Пленка 30 фотокатализатора сформирована из микрочастиц 21 фотокатализатора и связующего средства 22, такого как микрочастицы оксида алюминия, микрочастицы оксида кремния или микрочастицы оксида циркония, которые могут быть в высокой степени прозрачными для ультрафиолетовых лучей или видимого света. Микрочастица 21 фотокатализатора состоит из микрочастиц 21а триоксида вольфрама и микрочастиц 21b карбоната кальция, добавленных и связанных с поверхностью микрочастиц 21а триоксида вольфрама. Связующее средство 22 добавляется в количестве, варьирующем от 10 до 50% по массе, в расчете на микрочастицы 21а триоксида вольфрама. Кроме того, если в качестве связующего средства 22 применяется модифицированный акрилатом силиконовый полимер или полимер на силиконовой основе, может быть сформирована пленка фотокатализатора, которая отверждается при температуре от 20 до 200°С. Кроме того, микрочастицы 21b карбоната кальция действуют как материал, поглощающий NO_x (оксиды азота) и SO_x (оксиды серы). Поэтому, если нет необходимости ограничивать повреждение 21а микрочастиц триоксида вольфрама, обусловленное оксидами NO_x и SO_x, добавление и фиксирование микрочастиц 21b карбоната кальция не является важным.

[Конструкция дезодорирующего устройства]

Фиг.2А и 2В представляют собой пояснительные изображения, показывающие типичную конструкцию дезодорирующего устройства согласно настоящему изобретению. Более конкретно, ФИГ. 2А представляет собой схематический перспективный вид дезодорирующего устройства, и ФИГ. 2В представляет собой схематический вид сбоку устройства из ФИГ. 2А. Здесь микрочастицы триоксида вольфрама ради удобства не показаны.

Ссылочная позиция 41 в фигуре представляет дезодорирующее устройство как фотокаталитический продукт. Дезодорирующее устройство 41 представлено первым и вторым фильтрами 42а и 42b, которые представляют собой верхний и нижний фильтры типа плоской сетки соответственно, и третьим фильтром 43, имеющим форму секционированной гофрированной пластины и расположенным между этими фильтрами 42а и 42b. Микрочастицы 44 триоксида вольфрама (средний диаметр частиц: 0,1 мкм) согласно настоящему изобретению нанесены на фильтры 42а, 42b и 43. Множество голубых светоизлучающих GaN-диодов 45 размещено на нижней стороне второго фильтра 42b. Белый светоизлучающий диод, использующий флуоресцентное вещество, возбуждаемое голубым светом, может быть размещен вместо этого диода 45. В дезодорирующем устройстве, имеющем такую конструкцию, воздух контактирует с микрочастицами триоксида вольфрама, нанесенного на каждый фильтр, когда воздух приводится в движение, например, с левой стороны в правую сторону через третий фильтр 43, расположенный между первым и вторым фильтрами 42а и 42b, тем самым производя дезодорирование.

В настоящем изобретении средний диаметр микрочастиц триоксида вольфрама (WO₃) составляет 0,5 мкм или менее, и предпочтительно 0,1 мкм или менее. Здесь, когда средний диаметр частиц превышает 0,5 мкм, это снижает вероятность протекания реакции на поверхности микрочастиц, и поэтому достигается лишь недостаточный каталитический эффект. Кроме того, хотя кристаллическая структура микрочастиц триоксида вольфрама представляет собой моноклинную систему, эта система легко преобразуется в триклинную систему просто путем измельчения этих частиц в керамической ступке, и поэтому важно использовать моноклинную систему. ФИГ. 3 показывает спектральный профиль голубого светоизлучающего диода 45, используемого в дезодорирующем устройстве, показанном на ФИГ. 2. Из ФИГ. 3 видно, что удельная энергия света, испускаемого голубым светоизлучающим диодом 45, имеет максимум при значении длины волны, близком примерно к 470 нм.

ФИГ. 4 представляет собой график, показывающий каждую картину рентгеновской дифракции триклинной системы и моноклинной системы триоксида вольфрама (WO₃). Картина рентгеновской дифракции записывается следующим образом. Более конкретно, интенсивность рентгеновского излучения (CPS) при каждом угле дифракции (2θ) измеряется с помощью гониометра, в котором, с использованием лучей CuKα (λ = 0,15418 нм) в качестве рентгеновских лучей, образец поворачивается на угол θ относительно падающих рентгеновских лучей, и в то же время детекторный блок, включающий трубку пропорционального счетчика, поворачивается на угол 2θ относительно падающих рентгеновских лучей. На ФИГ. 4 верхняя кривая представляет триклинную систему WO₃ и нижняя кривая представляет моноклинную систему WO₃.

Как очевидно из ФИГ. 4, если дифракционную картину триклинной системы триоксида вольфрама сравнивать с таковой для моноклинной системы триоксида вольфрама, то они обе весьма похожи. Однако подтверждается то, что их картины существенно различаются в диапазоне дифракционного угла (2θ) от 30 до 35°. В частности, присутствует сильный пик, характерный для моноклинной системы, и несколько слабых пиков, характерных для триклинной системы, в дифракционном угле 2θ=34,155°, и, поэтому, обе кривые четко различаются между собой. Это также подтверждает, что в случае моноклинной системы триоксида вольфрама в диапазоне дифракционных углов (2θ) от 30 до 35° присутствуют два пика, тогда как в случае триклинной системы триоксида вольфрама в том же диапазоне присутствуют три или более пиков. Более того, что касается отношения амплитудных пиковых значений, которые проявляются в диапазоне дифракционных углов (2θ) от 30 до 35°, то это отношение является низким от 50 до 60% в случае триклинной системы триоксида вольфрама, тогда как это отношение составляет от 70 до 95% в случае моноклинной системы триоксида вольфрама, и тем самым различие между этими амплитудными пиковыми значениями мало.

ФИГ. 5 представляет собой характеристическую диаграмму, в которой сравниваются эффекты разложения газообразного ацетальдегида, когда кристаллические структуры триоксида вольфрама различаются между собой. На ФИГ. 5 линия а показывает микрочастицы WO₃ моноклинной системы (нижная сторона графика ФИГ. 4) согласно настоящему изобретению, линия b показывает микрочастицы WO₃ триклинной системы (верхняя сторона графика ФИГ. 4) сравнительного примера, и линия с показывает случай, когда фотокатализатор не используется, и облучение светом не проводится. ФИГ. 6 показывает схематический вид измерительного устройства, применяемого для получения характеристической диаграммы в ФИГ. 5. Ссылочная позиция 1 в фигуре представляет эксикатор. Чашка 2 Петри, включающая фотокатализатор, помещена в эксикатор 1. Под чашкой 2 Петри в эксикаторе 1 располагается вентилятор 3. Многогазовый монитор 5 соединен при помощи трубки 4 с верхней частью и боковой частью эксикатора 1. Кроме того, светодиодный источник (LED) голубого света 6, который испускает свет на фотокатализатор, размещается в наклонном положении на верхней части эксикатора 1.

Вышеописанное измерительное устройство имеет следующие характеристики.

Емкость измерительного резервуара: 3000 см³

Рабочий источник света: голубой светодиод (LED)

Измерительный прибор: Многогазовый монитор

Вводимый газ: Ацетальдегид, эквивалентно 10 млн^-1

Голубой светодиод (LED): 0,88 мВт/см² (UV-42)

0,001 мВт/см² (UV-35)

Количество микрочастиц триоксида вольфрама: 0,1 г

Из ФИГ. 5 понятно, что линия а соответствует более выраженному эффекту разложения газа, чем линия b. Поэтому ясно, что микрочастицы триоксида вольфрама моноклинной системы проявляют более высокий фотокаталитический эффект, когда облучение производится видимым светом.

Примеры фотокаталитической краски согласно настоящему изобретению включают таковые, имеющие структуру, в которой применяются вышеупомянутые микрочастицы триоксида вольфрама, и после завершения нанесения покрытия сохраняется моноклинная система кристаллической структуры микрочастиц триоксида вольфрама. Фотокаталитическая краска проявляет превосходное действие, включающее удаление летучих органических соединений (VOC) фотокатализатора, и поэтому пригодна, например, в качестве дезодорирующего фильтра, применяемого в очистителях воздуха.

Примеры фотокаталитического блока согласно настоящему изобретению включают таковые, имеющие конструкцию, в которой вышеупомянутая фотокаталитическая краска наносится на поверхность базового материала для формирования пленки фотокатализатора. Здесь конкретные примеры фотокаталитического блока согласно настоящему изобретению включают трубчатые или сферические изделия, такие как флуоресцентная лампа, строительные материалы, такие как оконное стекло, зеркала и керамические плитки, гигиенические материалы, фильтровые детали оборудования для кондиционирования воздуха и дезодорирующих устройств и оптические приспособления. Применимые варианты употребления и категории этими материалами не ограничиваются.

Примеры фотокаталитических продуктов согласно настоящему изобретению включают таковые, имеющие конструкцию, в которой вышеупомянутая фотокаталитическая краска сочетается с голубым светоизлучающим GaN-диодом или белым светоизлучающим диодом, использующим флуоресцентное вещество, возбуждаемое голубым светом, и таковые, имеющие конструкцию, в которой вышеупомянутый фотокаталитический фильтр сочетается с голубым светоизлучающим GaN-диодом или белым светоизлучающим диодом, использующим флуоресцентное вещество, возбуждаемое голубым светом. Здесь фотокаталитический продукт по существу означает, например, флуоресцентную лампу, осветительное оборудование и дезодорирующие устройства.

[Установка для получения микрочастиц фотокатализатора]

В настоящем изобретении микрочастицы фотокатализатора получаются, например, с использованием производственной установки, показанной в ФИГ. 7. Эта производственная установка состоит из корпуса А распылительной сушилки, секции В газо-жидкостного смешения, секции С введения сжатого воздуха, секции D введения раствора и секции Е выделения порошка. Ссылочная позиция 51 в фигуре представляет сушильную камеру с распределительным устройством 52, расположенным на ее верхней части. Здесь распределительное устройство 52 действует как канал введения воздуха, используемого для нагревания сушильной камеры 51 до температуры 200°С. В сушильной камере 51 распылительная форсунка 53 и трубопровод 55а, оснащенный электромагнитным вентилем 54, смонтированы таким образом, чтобы проходить через распределительное устройство 52. Трубопровод 55а работает как канал для введения воздуха, который создает давление на водный раствор для достаточного распыления водного раствора. Он также скомпонован так, что воздух подается в верхнюю часть сушильной камеры 51 по трубопроводу 55b. Трубопровод 55b действует как канал подачи горячего воздуха, который подводит горячий воздух для нагревания водного раствора и воздуха. Трубопровод 55с оснащен игольчатым клапаном 56 в его средней части, ответвляющейся от трубопровода 55а.

Трубопровод 55с соединяется с верхней частью распылительной форсунки 53. Трубопровод 59, который подает образец 57 внутрь распылительной форсунки 53 с помощью насоса 58, соединяется с верхней частью распылительной форсунки 53. Он сконструирован так, что количество образца 57, подаваемого внутрь распылительной форсунки 53, может быть надлежащим образом отрегулировано с помощью насоса 58. Циклон 60, который отделяет продукты, распыленные в форме тумана из распылительной форсунки 53, соединяется с боковой частью сушильной камеры 51. Более того, с циклоном 60 соединены контейнер 61 для продукта, который собирает микрочастицы фотокатализатора, и вытяжной вентилятор 62 для выпуска воздуха.

Температурный датчик, хотя и не показанный, располагается на каждой входной стороне и выходной стороне сушильной камеры 51. Температура воздуха, подаваемого в сушильную камеру 51, и температура атмосферы, окружающей микрочастицы фотокатализатора, подаваемого в циклон 60, измеряются с помощью температурного датчика. Кроме того, воздух, подаваемый внутрь трубопровода 55с, смешивается с образцом 57, подаваемым внутрь трубопровода 59 на верхней стороне распылительной форсунки 53, и смешанные воздух и раствор распыляются в виде тумана из донной части распылительной форсунки 53.

Когда микрочастицы фотокатализатора формируются с использованием производственной установки, имеющей такую конструкцию, процесс проводится следующим образом. Во-первых, от 1 до 20% по весу водного раствора паравольфрамата аммония (образец) подаются вместе со сжатым воздухом внутрь распылительной форсунки 53 и распыляются из головки распылительной форсунки 53 в виде тумана из частиц размером от 1 до 10 мкм в горячей воздушной атмосфере с температурой 200°С с образованием гранулированного сырьевого материала. В это время сжатый воздух подается из трубопровода 55а в зону рядом с головкой распылительной форсунки 53 для подведения кислорода к гранулированному сырьевому материалу, распыляемому из распылительной форсунки 53. Затем сырьевой материал подвергается термической обработке при температуре от 700 до 800°С в течение от 1 до 10 минут в сушильной камере 51 с образованием микрочастиц фотокатализатора, которые содержат микрочастицы триоксида вольфрама в качестве своего главного компонента, имеют средний диаметр частиц 0,1 мкм и имеют кристаллическую структуру моноклинной системы. Затем микрочастицы фотокатализатора в сушильной камере 51 собираются из циклона 60 в контейнере 61 для продукта, будучи вынесенными из сушильной камеры 51 с помощью вытяжного вентилятора 62.

Исследования, проведенные авторами настоящего изобретения, показали, что существует различие в каталитических характеристиках между порошками оксида вольфрама (WO₃). Более конкретно, авторы изобретения обнаружили, что есть различие в каталитическом эффекте (разлагающей способности) между порошками оксида вольфрама, когда эти порошки облучаются светом, имеющим длину волны от 430 до 500 нм. В настоящем изобретении, когда порошок оксида вольфрама облучается вышеупомянутым светом, порошок оксида вольфрама возбуждается.

Более конкретно, надлежащий порошок оксида вольфрама выбирается на основе каталитического эффекта (разлагающей способности), полученного, когда излучается свет, имеющий длину волны от 430 до 500 нм, чтобы сделать возможным получение фотокаталитического материала, имеющего прекрасные характеристики в настоящем изобретении. Кроме того, поскольку используется порошок оксида вольфрама, имеющий прекрасную разлагающую способность, настоящее изобретение может предоставить фотокаталитический продукт, обеспечивающий экономию места и снижение веса.

[Фотокаталитический материал (первый фотокаталитический материал)]

Первый фотокаталитический материал согласно настоящему изобретению является таковым, как описанный выше в пункте (1).

Авторы настоящего изобретения нашли, что, если излучается свет, имеющий пиковую длину волны 460 нм ± 10 нм в диапазоне длин волн от 430 до 500 нм, различие в разлагающей способности наблюдается более значительно.

Солнечный свет представляет собой излучение, в котором смешаны световые ком