レドックスポリマーの付着方法および、それを用いた活性酸素発生システム

【課題】
ポリアニリンのような活性酸素発生能を有するレドックスポリマーを用いて、活性酸素発生効率の高い装置を提供する。
【解決手段】
活性酸素発生能を有するレドックスポリマーを溶剤に溶かし材料に染み込ませた後、設置場所１に材料を設置後、回転させ余分なレドックスポリマーを除去する。その後乾燥させることにより、材料表面に極薄くレドックスポリマーを担持させ、溶液中の溶存空気とレドックスポリマーとの接触面積を大きくし、活性酸素の発生効率を上げる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、殺菌、消臭、有害物質の分解等に有用な活性酸素を連続的に発生する事が可能な活性酸素発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、活性酸素を用いた殺菌や脱臭、有害物質の分解は、その効果の高さのため注目されている。活性酸素の発生方法として、酸化チタン等の光触媒を用いる方法や、オゾンに紫外線を照射する方法、水にポリアニリンのようなレドックスポリマーを接触させる方法等が知られている。
【０００３】
また、活性酸素発生装置としては、陽極と活性酸素発生機能を有するレドックスポリマーを付着した陰極とからなるものなどが提案されている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法や装置は活性酸素発生効率が低く、手軽に利用するためには必ずしも満足できるものとは言えなかった。
【特許文献１】特開１９９７−１７５８０１
【特許文献２】特開１９９８−９９８６３
【特許文献３】特開１９９８−３１６４０３
【特許文献４】特開１９９９−７９７０８
【特許文献５】特開１９９９−１５８６７５
【特許文献６】特許第３０４３９８１号
【特許文献７】特開２００１−３４２００８
【特許文献８】特開２００２−２６３６６１
【非特許文献１】森田健一著「新しい酸素還元触媒を用いる殺菌・脱臭技術」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ポリアニリンのような活性酸素発生能を有するレドックッスポリマーを用いて、大量の活性酸素を含む水又は空気を連続的に発生させるために、効率の良い方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、レドックスポリマーを用いて能率よく活性酸素を発生させる方法および、システムを開発するために研究を重ねた結果、カーボン等の材料にポリアニリンを担持させる方法として、レドックスポリマーを溶剤に溶かし、カーボン等に染み込ませ、その後、回転させ、余分なレドックスポリマーを落とすことにより、その目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００７】
すなわち、本発明では、レドックスポリマーを材料となるカーボン等に付着時、過剰に付着してしまったレドックスポリマー溶液を材料ごと回転させることで除去し、極薄くレドックスポリマーを担持させることにより、溶液中の溶存空気とレドックスポリマーとの接触面積を大きくし、活性酸素の発生効率を上げている。
【０００８】
また、上記発明のレドックスポリマーを付着させる材料としては、多孔質材料を用いることが望ましい。
【０００９】
さらに、上記発明のレドックスポリマーを付着させる材料として、導電性物質を用いリード線から電子を供給することにより、連続的に活性酸素を発生させることが可能となる。また、このシステムを用いると、レドックスポリマーが導電性物質に極薄く担持されるために電気的な抵抗が低くなり、流れる電流も多くなる。その結果、高濃度の活性酸素を連続的に発生する活性酸素発生システムの提供が可能となる。
【００１０】
前記レドックスポリマーとしてはポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール、ポリオフェンおよびポリアセンが好ましく、これらは単独、もしくは２種類以上で併用できる。この中でも、前記レドックスポリマーはポリアニリンであることが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、レドックスポリマーを多孔質材料等の表面に、極薄く担持させることができることから、レドックスポリマーの表面積が大きくなり活性酸素発生効率を向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施するための形態について説明する。
【００１３】
本発明では、レドックスポリマーを多孔質材料等の表面へ付着させる方法として、溶剤に溶かしたレドックスポリマーを前記多孔質材料等に染み込ませた後、図１に示すような装置の設置場所１に設置し回転させ、遠心力により過剰なレドックスポリマーを除去し、乾燥させることにより極薄くレドックスポリマーを担持させ、溶液中の溶存空気とレドックスポリマーとの接触面積を大きくしているため、活性酸素の発生効率を上げることができる。
【００１４】
また、本発明で使用するレドックスポリマーは、図２に示すように陰極としての導電性多孔質材料にレドックスポリマーを付着させたものでもよい。その場合、導電性多孔質材料表面に上記の方法でレドックスポリマーを付着させた陰極２と、板状の導電性物質である陽極４とを、膜状のイオン伝導性物質３を介して積層し、前記陰極と陽極間に電流を流すことにより、前記レドックスポリマーから連続的に活性酸素の一種であるスーパーオキシドを発生することが可能となる。
【実施例１】
【００１５】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。
【００１６】
厚さ１０mm、嵩密度０．１３g／cm3のカーボンブロック（呉羽化学製、商品名「クレカFR R２００／０．１３」）を縦９０mm、横４０mmの方形に裁断したもの２枚を、溶剤としてN-メチルピロリドンにポリアニリンを０．５wt%で溶かした溶液中に浸漬したのち、取り出し、図２の装置を使用し３２０rpmの速度で２時間回転させた。その後、乾燥させることにより、表面にポリアニリン０．０５gを担持した陰極板モジュールを製造した。
【００１７】
陰極として上記で得た陰極板モジュールを、陽極としてチタン板（１００×４０mm）に白金を約１０μmの厚さに被覆したチタン白金板を、またイオン伝導板としてユミクロンペーパー（ユアサ電池社製）を用い、陰極板モジュール／ユミクロン／チタン白金板／ユミクロン／陰極板モジュールの順に重ね合わせ、これを箱形ケースに収納した。
【００１８】
次に、１％食塩水１Ｌを調製し、５Ｌ／minの速度で、上記装置の電極間に供給しつつ、陰極と陽極間に３００mAの定電流を３０分間通電しながらスーパーオキシドを発生させた。その後、スーパーオキシドの不均化反応により生成する過酸化水素濃度を測定した。
【００１９】
さらに、比較対照として、陰極板モジュール作製時にポリアニリン溶液（０．５wt%）浸漬後、回転させずに、そのまま乾燥させることにより、カーボンブロック表面にポリアニリンを０．３１g担持した陰極板モジュールを作製した。この陰極板モジュールについても、上記同様の実験を行った。
【００２０】
この結果を図３に示した。図示されたように、実施例１では比較対照に比べ、約１．３倍の過酸化水素の発生が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】上記実施形態における過剰なレドックスポリマーを落とす回転装置
【図２】本発明の装置の一例を示す断面図である。
【図３】上記実施形態における陰極レドックスポリマー付着時の回転による効果を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１レドックスポリマー浸漬材料の設置場所
２レドックスポリマーを付着した陰極
３イオン伝導性隔膜
４陽極

【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性酸素発生能を有するレドックスポリマーを溶剤に溶かし材料に染み込ませた後、材料を回転させることにより、余分なレドックスポリマーを除去し、材料表面に薄くレドックスポリマーを担持させる方法。
【請求項２】
上記材料を多孔質材料とした請求項１記載のレドックスポリマーの担持方法。
【請求項３】
上記材料を導電性材料とした請求項１記載のレドックスポリマーの担持方法。
【請求項４】
陽極と、請求項３記載の方法により作製したシステムを陰極とを対向させ、両極間に電流を流すと、前記レドックスポリマーが酸素を還元して活性酸素を発生させ、酸化されたレドックスポリマーに導電性物質が電子を供給することで、連続的に活性酸素を発生することが可能となる活性酸素発生システム。
【請求項５】
レドックスポリマーが、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリピロール、ポリチオフェンおよび、ポリアセンからなる群の選択される少なくとも一つである請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法およびシステム。

【図１】