防塵性を有する触媒担持体
【課題】ススや塵埃などが付きにくく、また付いても軽い衝撃などで簡単に落とすことができる防塵性を有する触媒担持体を提供する。
【解決手段】表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された触媒微粒子層とを有する。
【解決手段】表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された触媒微粒子層とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種類が限定されない基体であって、表面が樹脂からなる基体上に触媒微粒子が強固に固定される防塵性を有する触媒担持体に関し、例えば、自動車や工場などの排ガス処理に用いられるフィルターや、内装品や家電製品を基体として触媒が担持されることにより、VOCなどの有害ガスも効率よく分解できるうえ、表面に塵埃などが付着しにくいため、長期にわたり高い効果が持続する防塵性を有する触媒担持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境や人体に影響を及ぼす可能性がある有害ガスが問題視されるようになっており、様々な手法を用いて有害物質の分解除去が行われている。その中で最もよく使用されているのが、織編物や不織布などをフィルターとして用いる方法である。このフィルターにはゼオライトのような吸着剤を担持させて有害物質を吸着させたり（例えば、特許文献１参照）、光触媒粒子や酸化触媒微粒子を担持させるなどの方法がある（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００３】
しかしながら、このようにフィルターに触媒を担持させる場合には、時間と共にフィルター表面にススや塵埃が付着するため、定期的にフィルターを交換する必要がある。これらの交換を不要にするために、エアーや水などを逆方向からフィルターにあてて表面のススや塵埃を除去するという逆洗法を用いたものがあるが（例えば、特許文献４参照）この場合には、逆洗の勢いで表面に担持させた触媒微粒子が脱落したり、基材そのものがダメージを受けてしまうといった問題があった。
【特許文献１】特開昭５８−１３３８２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５５８８７号公報
【特許文献３】特開平５−２８５３８６号公報
【特許文献４】特開平６−１４６８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、ススや塵埃などが付きにくく、また付いても軽い衝撃などで簡単に落とすことができる新規な防塵性を有する触媒担持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、第１の発明は、表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により基体に固定された触媒微粒子層とを有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００６】
さらに、第２の発明は、上記第１の発明において、触媒微粒子は酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００７】
さらに、第３の発明は、上記第２の発明において、酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００８】
さらに、第４の発明は、上記第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、シランモノマーの質量が、触媒微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００９】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１０】
さらに、第６の発明は、上記第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１１】
さらに、第７の発明は、上記第６の発明において、グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１２】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、触媒微粒子層は、無機微粒子をさらに含み、無機微粒子はシランモノマーにより基体に固定されるとともに、触媒微粒子は無機微粒子に吸着され固定されることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１３】
さらに、第９の発明は、上記第８の発明において、シランモノマーの質量が、触媒微粒子と無機微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１４】
さらに、本発明の別の観点として、第１０の発明は、表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと無機微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により基体に固定された無機微粒子層と、触媒微粒子を含み、触媒微粒子が無機微粒子層に付着することにより無機微粒子層に固定された触媒微粒子層とを有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１５】
この場合の付着とは、化学結合だけでなく、ファンデルワールス力や水素結合などの化学結合以外の結合も含めた状態を言う。
【００１６】
さらに、第１１の発明は、上記第１０の発明において、触媒微粒子層は、不飽和結合部を有するシランモノマーをさらに含み、触媒微粒子層は、触媒微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部と無機微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部の化学結合により、無機微粒子層に付着していることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１７】
さらに、第１２の発明は、上記第１０又は第１１の発明において、触媒微粒子は酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１８】
さらに、第１３の発明は、上記第１２の発明において、酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１９】
さらに、第１４の発明は、上記第１０乃至第１３の発明のいずれかにおいて、シランモノマーの質量が、触媒微粒子と無機微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２０】
さらに、第１５の発明は、上記第１０乃至第１４の発明のいずれかにおいて、基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２１】
さらに、第１６の発明は、上記第１０乃至第１５の発明のいずれかにおいて、前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２２】
さらに、第１７の発明は、上記第１６の発明において、グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、触媒微粒子層がシランモノマーの不飽和結合部と基体との化学結合を介して基体に固定されるので、低温でしかも充分な耐久性を保持する状態で固定することができるうえ、表面が触媒微粒子により覆われているため、塵埃などの粒子状浮遊性物質が付着し難く、たとえ付着しても容易に脱離しやすい防塵性の機能も持つため、長期にわたり高い効果が持続できる触媒担持体となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体について図１から図３を用いて詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００の模式図である。本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００は、不飽和結合部を有するシランモノマー３を介して、酸化触媒微粒子２が基体１へ化学結合５にて固定されたものである。すなわち、酸化触媒微粒子２を含む触媒微粒子層１０は、酸化触媒微粒子２のシランモノマー３の不飽和結合部と基体１との化学結合５により、基体１に固定されている。
【００２６】
なお、図１では本発明の第１実施形態の一例をわかりやすく模式的に示すため、微粒子を単層として形成した図であらわしたが、微粒子を複数重ねることにより微粒子の層を形成してもよい。また、微粒子同士が化学結合してもよい。
【００２７】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合部としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００２８】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩や、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランや、ｐ−スチリルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランや、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２９】
シランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。シランモノマー３の使用形態としては、必要量のシランモノマー３を溶剤に溶解することにより用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００３０】
シランモノマー３の溶剤としては、エタノールやメタノールやプロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物や、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類や水を単独または複数組み合わせて用いてもよい。
【００３１】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる酸化触媒微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。酸化触媒微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルやサンドミルや高速回転ミルやジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３２】
また、酸化触媒微粒子２は、分散したコロイド状分散液や粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液の状態で、防塵性を有する触媒担持体１００の製造に用いられる。例えば、酸化触媒微粒子２のコロイド状分散液や、粉砕して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、酸化触媒微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる被覆を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加えたもの、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液を固液分離して、100℃から180℃で加熱して、シランモノマー３を酸化触媒微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いる方法がある。
【００３３】
粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加えたもの、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液を固液分離して、100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を酸化触媒微粒子２の表面に反応結合させる場合には、酸化触媒微粒子２の質量に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３、すなわち、酸化触媒微粒子２とシランモノマー３との質量比が100：0.01〜40で酸化触媒微粒子２の表面に結合されてあれば、酸化触媒微粒子２の基体１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３４】
シランモノマー３は、その量が多いほど触媒微粒子層１０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、酸化触媒微粒子２の表面をシランモノマー３が被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下するとともに、摩擦帯電しやすくなる。また、シランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、酸化触媒微粒子同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が酸化触媒微粒子２の質量に対して40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と酸化触媒微粒子２の分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と酸化触媒微粒子２の分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００３５】
また、酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層１０が厚くなると、触媒微粒子層１０の応力や使用環境によっては、凝集破壊により触媒微粒子層１０が劣化することもある。そのため、酸化触媒微粒子２の質量に対して、シランモノマー３の質量と合計して４０質量％以内であれば、必要に応じて次の化合物を配合してもよい。例えば、不飽和結合を有するシランカップリング剤や、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4-n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが挙げられる。
【００３６】
図２は、本実施形態の他の形態の防塵性を有する触媒担持体１００の模式図である。本実施形態の触媒担持体１００の活性をあげるためには、酸化触媒微粒子２の表面積を増やすことが考えられるが、その方法として、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Ａに酸化触媒微粒子２を担持させたものを基体１表面に化学結合５させるというものが挙げられる。
【００３７】
シランモノマー３で被覆された酸化触媒微粒子２を調製する方法として、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aのコロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aの表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させた後、酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させる方法で製造することも可能である。図２は、無機微粒子２０−Ａを用いて製造された触媒担持体１００を模式的に示す図であり、図２に示すように、酸化触媒微粒子２は、無機微粒子２０−Ａに吸着している。
【００３８】
比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aの表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させた後、酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させて製造する場合、酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ａの質量に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３、すなわち、酸化触媒微粒子２及び無機微粒子２０−Ａとシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40で無機微粒子２０−Ａの表面に結合されてあれば、酸化触媒微粒子２が吸着された無機微粒子２０−Ａの基体１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３９】
シランモノマー３は、その量が多いほど触媒微粒子層１０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、無機微粒子２０−Ａの表面を被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下してしまう。またシランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、微粒子同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ａの質量に対して40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と無機微粒子２０−Ａの分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と無機微粒子２０−Ａの分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００４０】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる基体１を構成する材料としては、表面が樹脂からなるものであれば特に限定されない。表面を除く基体１の材料としては、例えば、各種樹脂や、合成繊維や、天然繊維や、金属材料や、ガラスや、セラミックなどが挙げられる。
【００４１】
ここで、基体１の表面を構成する樹脂の例としては、ポリエチレン樹脂や、ポリプロピレン樹脂や、ポリスチレン樹脂や、ＡＢＳ樹脂や、ＡＳ樹脂や、ＥＶＡ樹脂や、ポリメチルペンテン樹脂や、ポリ塩化ビニル樹脂や、ポリ塩化ビニリデン樹脂や、ポリアクリル酸メチル樹脂や、ポリ酢酸ビニル樹脂や、ポリアミド樹脂や、ポリイミド樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ポリブチレンテレフタレート樹脂や、ポリアセタール樹脂や、ポリアリレート樹脂や、ポリスルホン樹脂や、ポリフッ化ビニリデン樹脂や、ＥＴＦＥや、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂や、ポリ乳酸樹脂や、ポリヒドロキシブチレート樹脂や、修飾でんぷん樹脂や、ポリカプロラクト樹脂や、ポリブチレンサクシネート樹脂や、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂や、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂や、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂や、フェノール樹脂や、ユリア樹脂や、メラミン樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂や、ジアリルフタレート樹脂や、エポキシ樹脂や、エポキシアクリレート樹脂や、ケイ素樹脂や、アクリルウレタン樹脂や、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリスチレンエラストマーや、ポリエチレンエラストマーや、ポリプロピレンエラストマーや、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーや、漆などの天然樹脂などが挙げられる。
【００４２】
また、酸化触媒微粒子２が有する酸化触媒機能により酸化分解を促進するためには熱が必要であり酸化触媒微粒子２が酸化分解を促進するための必要な熱は、分解する対象物によっても異なるが、雰囲気温度で50℃以上である場合がある。また、例えば、本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００を自動車マフラーのフィルターや火力発電所の有害ガスフィルターなどに用いる場合には、反応が行われる触媒表面は局部的に100℃以上となる場合がある。そのため、基体１表面の樹脂は、耐熱性を有することが望ましい。
【００４３】
耐熱性を有する樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネートポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレンなどのエンジニアプラスチックや、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイドポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ＥＴＦＥやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックや、ポリフェノール、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの耐熱性熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００４４】
本実施形態では、これらの基体１の形態は、板状や、フィルム状や、繊維状や、布状や、メッシュ状や、ハニカム状など、使用目的に合った種々の形状及びサイズ等のものが適用でき、特に制限されるものではないことから、例えば、自動車マフラーや排気ガス処理用のフィルター、火力発電所や各種工場などから排出される有害ガスフィルターなどに用いることができる。また、空気清浄機、温風器、ドライヤー、電気掃除機、扇風機、エアコン、換気扇などの各種電気製品用のフィルターや、インテリア材、壁紙、防虫網、裁断可能な多目的シートなどに用いることにより、VOCなどの室内ガスを分解除去できるため、室内環境の向上も図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる酸化触媒微粒子２としては、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znなどの遷移金属や、Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir 、Pt、Auなどの貴金属や、Ba、Sr、Ca、Mgなどのアルカリ土類金属や、La 、Ceなどの希土類元素や、Seなどの非金属などが挙げられ、これらから単独若しくは複数選択することができる。
【００４６】
さらに、酸化触媒微粒子２を担持させる無機微粒子２０−Ａとしては、比表面積が80m2/g以上であれば特に限定されるものではないが、例えば、二酸化チタンや、アルミナや、ゼオライトや、シリカや、活性炭や、アパタイトや、珪藻土などが挙げられる。
【００４７】
本実施形態では、触媒微粒子層１０を構成するすべての微粒子が、シランモノマー３が結合された酸化触媒微粒子２でなくてもよい。また、酸化触媒微粒子２の酸化触媒機能により酸化分解を促進させるためには熱を必要とするため、その他の環境下において酸化触媒として機能する無機微粒子を複合させてもよい。
【００４８】
例えば、バンドギャップ以上のエネルギーを有する波長の光を照射することにより、光触媒機能を発現する光触媒微粒子を酸化触媒微粒子２と複合化してもよい。光触媒微粒子としては、二酸化チタンや、酸化亜鉛や、酸化タングステンや、酸化鉄や、チタン酸ストロンチウムや、硫化カドミウムや、セレン化カドミウムなどの公知の金属化合物半導体が挙げられるが、透明性、耐久性に優れ、無害である二酸化チタンが、特に好ましい。当該光触媒微粒子を複合化することにより、防塵性を有する触媒担持体１００は、酸化触媒微粒子２の作用する温度以下であっても、酸化触媒機能を発現させることが可能となる。
【００４９】
また、放射性希有元素を微量含有する天然放射性稀有元素鉱物を複合化してもよい。放射性希有元素を微量含有する天然放射性稀有元素鉱物としては、例えば、デービト鉱や、センウラン鉱や、ブランネル石や、ニンギョウ石や、リンカイウラン石や、カルノー石や、ツャムン石や、メタチャムン石や、フランセビル石や、トール石や、コフィン石や、サマルスキー石や、トリウム石や、トロゴム石や、サマルスキー石や、トリウム石や、トロゴム石や、モナズ石や、タンタル石や、バデライトや、イルメナイトなどが挙げられる。さらに、天然放射性稀有元素鉱物の使用量を少なくするために、トルマリンなどの自発分極を有する材料などが含まれていてもよい。
【００５０】
天然放射性希有元素鉱物は、含有する微量の放射性希有元素が放つα線の電離作用により、スーパーオキシドアニオンやヒドロキシラジカル、一重項酸素などの活性酸素を生成し、該活性酸素により酸化反応が行われるため、防塵性を有する触媒担持体１００の触媒機能を更に向上させる。
【００５１】
なお、酸化触媒微粒子２の径、及びその他上記各種材料の微粒子径については本実施形態の方法によって形成すれば特に限定されないが、後述するグラフト重合を好適に行うには、これらの酸化触媒微粒子２の径につき平均の粒子径が300ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに、平均の粒子径が100ｎｍ以下であれば、基体１へのより強固な結合が達成されるため、耐久性の点においてより一層好適である。
【００５２】
本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００においては、基体１上の触媒微粒子層１０に含まれる、酸化触媒微粒子２の金属元素の原子数濃度が、0.01％から30％の間であればよい。原子数濃度が0.01％よりも小さくなると、酸化触媒として機能しなくなり、一方、原子数濃度を30％よりも大きくすると、強固に固定することが困難となる。また、製造コスト上の観点からも好ましくない。
【００５３】
なお、原子数濃度とは、基体１上に形成された微粒子層を形成するすべての元素中の、酸化触媒粒子２に含まれる金属元素の割合のことをいい、以下の式で求めることができる。
【００５４】
原子数濃度（％）＝（酸化触媒微粒子２の金属原子数／基体１上に形成された全ての微粒子層に含まれる原子数）×100
【００５５】
すなわち、本発明の第１実施形態においては、触媒微粒子層１０が基体１上の微粒子層に相当する。なお、この割合は基体１上に微粒子層を形成する元素のみで算出するものであり、基体１上に微粒子層を形成した後に吸着されると思われる水分などの様々な物質成分は除外して考えるものとする。例えば、本発明の第１実施形態において、酸化触媒粒子２が酸化物であり、シランモノマー３により被覆された酸化触媒粒子２のみによって触媒微粒子層１０を形成させる場合には、触媒微粒子層１０を構成する金属元素と酸素とシランモノマー３の各元素に対する、金属元素の割合を原子数濃度という。
【００５６】
つづいて、触媒微粒子層１０を基体１上に形成させる方法について説明する。本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００の触媒微粒子層１０は、酸化触媒微粒子２を被覆するシランモノマー３の不飽和結合部と基体１とのグラフト重合により、基体１上に固定される。グラフト重合により固定されることにより、より強固に触媒微粒子層１０を基体１上に固定することが可能である。なお、シランモノマーのグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、コロナ放電処理や、プラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより、基体１の樹脂表面を親水化処理してもよい。
【００５７】
基体１上に触媒微粒子層１０を形成することで、酸化触媒微粒子２同士の径の差や一部の酸化触媒微粒子２同士が重なることにより、図３のように防塵性を有する触媒担持体１００の表面に微細な凹凸が形成される（図中の点線部）。この防塵性を有する触媒担持体１００の表面に凹凸が形成されることで表面へ塵埃などが、さらに付着し難くなる。図３には酸化触媒微粒子２を基体上に形成する図で示したが、酸化触媒微粒子２は図２と同様、無機微粒子２０−Aに担持させたものでもよい。また下記に述べる第２実施形態で用いてもよい。
【００５８】
本実施形態におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合などが挙げられる。このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるのには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００５９】
最後に、固定する酸化触媒微粒子２が分散した溶液を、固定する基体１の表面に、一般に行われているコーティング方法である、スピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法や、または部分的に塗布する方法として、スクリーン印刷法や、パッド印刷法や、オフセット印刷法や、ドライオフセット印刷法や、フレキソ印刷法や、インクジェット印刷法などで塗布した後、放射線を照射し、酸化触媒微粒子２を化学結合によって固定して製造する。また固定する酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させたものが分散した溶液の場合でも、同方法にて触媒微粒子層１０を基体１上に形成できる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００について図４と図５を用いて詳述する。
【００６１】
図４は、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００の模式図である。本実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００は、無機微粒子２０−Bで形成された無機微粒子層３０の層上に、新たに酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層４０が形成されている点が本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００と相違する。すなわち、無機微粒子層３０の表面に、さらに触媒微粒子層４０が化学結合５により備わる、積層構造の形態を有するものである。
【００６２】
無機微粒子２０−Bで用いられるものとしては、酸化チタン、アルミナ、シリカなどの無機酸化物が好適に用いられる。この無機微粒子層３０を触媒微粒子層４０と基体１との間に形成することにより、酸化触媒微粒子２がシランモノマーを被覆していなくても、無機微粒子２０−Bと縮合反応にて固定されることにより、基材１と強固に固定されるので、酸化触媒微粒子２の表面が覆われることがなくなり、より高い触媒活性を得られる。
【００６３】
なお、図４では本発明の第２実施形態の一例を判りやすく模式的に示すため、無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２を単層で形成した図であらわしたが、無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２が複数重なってそれぞれの微粒子の層を形成していてもよく、また無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２同士が化学結合していてもよいのは本発明の第１実施形態の場合と同様である。
【００６４】
以下、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００との相違点である、製法及び部材の構成について説明をする。また、基体や微粒子の素材や製法に関して、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００と共通する点については、説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００における、基体１と無機微粒子２０―Bからなる無機微粒子層３０と酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層４０とを結合させる好適な方法としては、シランモノマー３が結合された無機微粒子２０−Bが分散した溶液を基体１の表面に塗布し、必要に応じて加熱乾燥するなどの方法により溶剤を除去して無機微粒子２０−Bからなる無機微粒子層３０を形成する。その後、シランモノマー３が結合された酸化触媒微粒子２を、無機微粒子層３０の表面上に塗布して新たな触媒微粒子層４０を形成し、放射線を照射することにより、無機微粒子２０−Bで形成された無機微粒子層３０と基体１、及び、無機微粒子２０−Bと酸化触媒微粒子２とを一度にグラフト重合させることにより結合させる方法により製造される。
【００６６】
本実施形態においては、粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液及び無機微粒子２０−Ｂの分散液にシランモノマー３を加え、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液及び無機微粒子２０−Ｂの分散液を、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を酸化触媒微粒子２及び無機微粒子２０−Ｂの表面に反応結合させる場合には、無機微粒子２０−Ｂと酸化触媒微粒子２の質量に対して、シランモノマー３の質量が、0.01質量％から40質量％、すなわち、無機微粒子２０−Ｂ及び酸化触媒微粒子２とシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40であれば、酸化触媒微粒子２がシランモノマー３に被覆されることにより触媒機能が低下したり、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂの凝集が起きて均一に分散できなくなるなどの恐れはない。
【００６７】
シランモノマー３は、その量が多いほど無機微粒子層３０及び触媒微粒子層４０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂの表面を被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下してしまう。また、シランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂ同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が、酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ｂの質量に対して、40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と無機微粒子２０−Ｂや酸化触媒微粒子２の分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と無機微粒子２０−Ｂや酸化触媒微粒子２の分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００６８】
また、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００においては、基体１上の無機微粒子層３０及び触媒微粒子層４０に含まれる酸化触媒微粒子２の金属元素の原子数濃度が、0.01％から30％の間であればよい。原子数濃度が0.01％よりも小さくなると、酸化触媒として機能しなくなり、一方、原子数濃度を30％よりも大きくすると、強固に固定することが困難となる。また、製造コスト上の観点からも好ましくない。
【００６９】
さらに、本実施形態においては、先にコーティングされた無機微粒子２０―Bからなる無機微粒子層３０にはシランモノマー３が存在しており、酸化触媒微粒子２の表面と縮合反応することが可能であるため、酸化触媒微粒子２は、必ずしもシランモノマー３を結合していなくてもよい。さらにまた、酸化触媒微粒子２が有するファンデルワールス力により、酸化触媒微粒子２が無機微粒子層３０に付着するようにしてもよい。
【００７０】
また、酸化触媒微粒子２を含む分散液が水及び極性溶媒の場合には、無機微粒子２０−Ｂからなる無機微粒子層３０は親水性であることが望ましい。親水性にする手段として、光触媒微粒子層を形成し、紫外線などのエネルギー線により超親水化させてもよい。
【００７１】
さらにまた、無機微粒子層３０上に酸化触媒微粒子層４０を形成する方法として、酸化触媒機能を有する金属の金属化合物水溶液に、無機微粒子層３０を形成したサンプルを浸漬し、酸化触媒微粒子２を無機微粒子層３０の表面に析出させ、水素雰囲気下で加熱してもよい。金属化合物としては、例えば、（ＮＨ４）２ＰdＣｌ４や、K２ＰｄＣｌ４や、K２ＰｄＢｒ４や、Ｎａ２ＰｄＢｒ４や、Ｈ２ＰｔＣｌ４・６Ｈ２Ｏや、Ｋ２ＰｔＣｌ４や、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４や、Ｎａ２Ｐｔ（ＣＮ）４や、Ｎａ２ＰｔＣｌ４や、K２Ｐｔ（ＮO２）４や、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ６や、ＰｔＣｌ４・５Ｈ２Ｏや、Ｋ２ＰｔＢｒ４や、Ｎａ２ＰｔＢｒ４や、Ｈ２ＡｕＣｌ４・４Ｈ２Ｏや、ＮＨ４ＡｕＣｌ４や、ＫＡｕＣｌ４・ｎＨ２Ｏや、ＫＡｕ（ＣN）４や、Ｎａ２ＡｕＣｌ４や、ＫＡｕＢｒ４・２Ｈ２Ｏや、ＮａＡｕＢｒ４などが挙げられる。
【００７２】
上記無機微粒子層３０の表面に析出させる方法としては、無機微粒子層３０を光触媒微粒子で形成し、紫外線などのエネルギー線を照射することにより、光触媒微粒子表面に金属を還元析出させる方法、還元剤を用いて還元析出させる方法、金属化合物水溶液をアルカリ性にして析出させる方法が挙げられる。
【００７３】
また、図５は、本実施形態の他の形態の防塵性を有する触媒担持体２００の模式図である。本発明の第２実施形態においても、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Ａに酸化微粒子２を吸着させて、無機微粒子層３０の層上に酸化微粒子層４０を形成してもよい。
【実施例】
【００７４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７５】
下記実施例１〜実施例１５の試料である触媒微粒子担持体の製造にあたっては、岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型電子線照射装置、ＣＢ２５０／１５／１８０Ｌ、を用い、電子線グラフト重合により実施した。これに対して、各比較例の親水性を有する複合部材の製造にあたっては、電子線は用いず、塗布後加熱、乾燥の方法とした。
【００７６】
（実施例１）
酸化触媒微粒子２として市販のマンガン酸化物をイオン交換水に対して5.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を酸化触媒微粒子に対して5.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーをマンガン酸化物の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理されたマンガン酸化物微粒子をイオン交換水に5.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。
【００７７】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、マンガン酸化物微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、マンガン酸化物微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた酸化触媒担持体を得た。
【００７８】
（実施例２）
実施例１において、シランモノマーの質量が、酸化触媒微粒子に対して0.8質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００７９】
（実施例３）
実施例１において、酸化触媒微粒子であるマンガン酸化物の代わりに市販の５％白金担持アルミナ（NEケムキャット株式会社製）を用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８０】
（実施例４）
実施例３において、酸化触媒微粒子である５％白金担持アルミナの代わりに5％金担持チタニアを用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８１】
（実施例５）
実施例３において、酸化触媒微粒子である5％白金担持アルミナの代わりに0.8％白金担持アルミナを用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８２】
（実施例６）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して0.005質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８３】
（実施例７）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して45質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８４】
（実施例８）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して0.01質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８５】
（実施例９）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して４０質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８６】
（実施例１０）
実施例３において、ＥＴＦＥメッシュに代えて、目付け60ｇ／m2のＰＥＴ不織布を用いて実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８７】
（実施例１１）
比表面積が80m2/g以上である無機微粒子として市販のγ−アルミナＵＦＡ−１５０（昭和電工株式会社製）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を、γ−アルミナ微粒子に対して1質量％となるように加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱してシランモノマーを比表面積が80m2/g以上であるγ−アルミナ微粒子の表面に縮合反応させる。続いて、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の0.1％水溶液に上記γ−アルミナ微粒子を浸漬させ、水素雰囲気下150℃で加熱する。得られた白金担持アルミナ微粒子をイオン交換水に5.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００８８】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、上記粉砕分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、白金担持アルミナ微粒子が吸着した無機微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた酸化触媒担持体を得た。
【００８９】
（実施例１２）
実施例９において、酸化触媒微粒子である5％白金担持アルミナの代わりに5％金担持チタニアを用い、実施例９と同様の方法で試料を作成した。
【００９０】
（実施例１３）
無機微粒子として市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＳＭＴ−１００）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を無機微粒子に対して15.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理された二酸化チタン微粒子をメタノールに10.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００９１】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、二酸化チタン微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、二酸化チタン微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた前駆体を得た。この前駆体を、試料表面での紫外線光強度が1.0ｍＷ／cm2となるように、20Ｗのブラックライト（東芝ライテック株式会社製、FL20SBLB）に24時間照射した後、実施例３の方法で調整した白金担持アルミナ微粒子分散液を用いて、実施例３と同様の方法で固定した。
【００９２】
（実施例１４）
実施例１１において、無機微粒子２０−Ｂに対するシランモノマー濃度を3.0質量％、白金担持アルミナ微粒子に対するシランモノマー濃度を2.0質量％とした以外は実施例１１と同様の方法で試料を作成した。
【００９３】
（実施例１５）
実施例１１において、シランモノマーが結合されていない白金担持アルミナ微粒子を用い、実施例１１と同様の方法で試料を作成した。
【００９４】
（実施例１６）
酸化触媒微粒子として市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＳＭＴ−１００）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を無機微粒子に対して30.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理された二酸化チタン微粒子をメタノールに10.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００９５】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、二酸化チタン微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、二酸化チタン微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた。続いて、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の0.1％水溶液に二酸化チタンを固定したＥＴＦＥメッシュ浸漬させ、試料表面での紫外線光強度が1.0ｍＷ／cm2となるように、20Ｗのブラックライト（東芝ライテック株式会社製、FL20SBLB）を3時間照射した。その後、乾燥させて水素雰囲気下120℃で加熱し、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４を光触媒の還元反応により白金微粒子を還元析出させた酸化触媒担持体を得た。
【００９６】
（実施例１７）
実施例１４において、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の代わりにＨＡｕＣｌ４を用い、実施例１４と同様の方法で金微粒子を還元析出させた試料を作成した。
【００９７】
（比較例１）
（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の1％水溶液にセラミックハニカムを浸漬させ、500℃で3時間焼結して白金微粒子を還元析出させた酸化触媒担持体を得た。
【００９８】
（比較例２）
比較例１において、セラミックハニカムの代わりに炭化ケイ素不織布を用い、白金微粒子を還元析出させた試料を作成した。
【００９９】
【表１】
【０１００】
＜一酸化炭素の分解性＞
構成した試料1ｇをアルミ容器に入れた後、アルミ容器を120℃に昇温し、100ｐｐｍ程度の濃度の一酸化炭素を0.5Ｌ／ｍｉｎで通過するようにアルミ容器内を通す。アルミ容器内を通過した気体をテドラーパックに密封し、テドラーパック内の一酸化炭素濃度を一酸化炭素ガス検知管（株式会社ガステック製）を用いて測定した。
【０１０１】
分解率（％）＝{（試験前の一酸化炭素濃度）−（試験後の一酸化炭素濃度）／（試験前の一酸化炭素濃度）}×100
【０１０２】
＜耐久性評価＞
構成した試料1ｇをイオン交換水1000ｍｌに浸漬させ、超音波洗浄器で30分間洗浄した後、一酸化炭素の分解性試験を行い、一酸化炭素の分解率を測定した。
【０１０３】
＜防塵性評価＞
各使用環境を想定し、それぞれに適した粉体を水平に置いた各試験サンプルの上部へ降りかけた後、試験サンプルを持ち上げて、軽くタッピングして除去可能なフライアッシュを取り除いた。この作業を50回繰り返した後、一酸化炭素の分解性試験を行い、一酸化炭素の分解率を測定した。
【０１０４】
製品に使用する例として、製鉄、製鋼、電気炉、鋳造、セメント、非鉄金属、アルミ、化学、砕石、その他工業材料、食品・薬品製造業、機械、電子部品などの産業分野の工場や、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉の排ガス処理設備のバグフィルターを想定して、燃焼排出ガス中のダストとして用いられているJIS 試験用粉体１の10種（フライアッシュ）を用いた。
【０１０５】
また、給湯器、石油暖房設備などを想定して、家庭用燃焼器具から発生するスス状の不完全燃焼物質として用いられているJIS 試験用粉体１の12種（カーボンブラック）を用いた。
【０１０６】
さらに、空気清浄機、電気器具など家電製品を想定して、屋内に存在する繊維状の綿ぼこり、煤、土埃の混合されたJIS 試験用粉体１の15種（混合ダスト）を用いた。
【０１０７】
表２は、各実施例、比較例における初期触媒性能評価結果及び超音波洗浄の後における触媒性能評価結果を示すものである。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
表３は、各実施例、比較例における各種ダストの付着量を示すものである。
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表４は、各実施例、比較例における各種ダスト付着後の触媒活性評価結果を示すものである。
【０１１２】
【表４】
【０１１３】
表２からわかるように従来品であるセラミックハニカム（比較例１）においては、初期性能及び超音波による物理的な耐久性は優れているが、表３からわかるように防塵性を有しておらず、長期使用することにより表面を塵埃などで覆われることにより、性能が低下することが予想される。また、図７は、ダスト試験後の比較例２の表面写真であるが、不織布繊維に繊維状のダストが絡まっていることが分かる。
【０１１４】
一方、本実施例の防塵性を有する触媒担持体は、表２からわかるように、超音波洗浄前と後のガス分解率がほぼ変わらず、また表４からわかるように、様々な用途を想定した各種粉体を付着させても性能が低下していないことから、表面を塵埃などで覆われることがなく、長期に渡り性能を持続させることが可能であるといえる。また図６は、ダスト試験後の実施例８の表面写真であるが、塵埃や繊維状ダストが付着している様子はなく、防塵性があることが確認できる。
【０１１５】
ただし、シランモノマーを酸化触媒微粒子及び無機微粒子に対して45質量％加えた実施例（実施例７）においては、粒子が凝集し、均一な膜の形成が困難であっただけでなく、表２、４からわかるように初期ガス分解効率が減少し、表３からわかるように、防塵性能の低下がみられた。
【０１１６】
また、シランモノマーを酸化触媒微粒子及び無機微粒子に対して0.005質量％加えた実施例（実施例６）においては、表３からわかるように防塵性は有しているものの、表２からわかるように超音波洗浄にて洗浄後、ガス分解効率が減少した。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図６】本発明の防塵性を有する触媒担持体の実施例のダスト付着試験後の表面写真である。
【図７】比較例である従来品のダスト付着試験後の表面写真である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００ ：防塵性を有する触媒担持体
１ ：基体
２ ：酸化触媒微粒子
３ ：シランモノマー
５ ：化学結合
１０ ：触媒微粒子層
２０−A ：比表面積の高い無機微粒子
２００ ：防塵性を有する触媒担持体
２０−B ：無機微粒子
３０ ：無機微粒子層
４０ ：触媒微粒子層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種類が限定されない基体であって、表面が樹脂からなる基体上に触媒微粒子が強固に固定される防塵性を有する触媒担持体に関し、例えば、自動車や工場などの排ガス処理に用いられるフィルターや、内装品や家電製品を基体として触媒が担持されることにより、VOCなどの有害ガスも効率よく分解できるうえ、表面に塵埃などが付着しにくいため、長期にわたり高い効果が持続する防塵性を有する触媒担持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境や人体に影響を及ぼす可能性がある有害ガスが問題視されるようになっており、様々な手法を用いて有害物質の分解除去が行われている。その中で最もよく使用されているのが、織編物や不織布などをフィルターとして用いる方法である。このフィルターにはゼオライトのような吸着剤を担持させて有害物質を吸着させたり（例えば、特許文献１参照）、光触媒粒子や酸化触媒微粒子を担持させるなどの方法がある（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００３】
しかしながら、このようにフィルターに触媒を担持させる場合には、時間と共にフィルター表面にススや塵埃が付着するため、定期的にフィルターを交換する必要がある。これらの交換を不要にするために、エアーや水などを逆方向からフィルターにあてて表面のススや塵埃を除去するという逆洗法を用いたものがあるが（例えば、特許文献４参照）この場合には、逆洗の勢いで表面に担持させた触媒微粒子が脱落したり、基材そのものがダメージを受けてしまうといった問題があった。
【特許文献１】特開昭５８−１３３８２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５５８８７号公報
【特許文献３】特開平５−２８５３８６号公報
【特許文献４】特開平６−１４６８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、ススや塵埃などが付きにくく、また付いても軽い衝撃などで簡単に落とすことができる新規な防塵性を有する触媒担持体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、第１の発明は、表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により基体に固定された触媒微粒子層とを有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００６】
さらに、第２の発明は、上記第１の発明において、触媒微粒子は酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００７】
さらに、第３の発明は、上記第２の発明において、酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００８】
さらに、第４の発明は、上記第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、シランモノマーの質量が、触媒微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【０００９】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１０】
さらに、第６の発明は、上記第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１１】
さらに、第７の発明は、上記第６の発明において、グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１２】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、触媒微粒子層は、無機微粒子をさらに含み、無機微粒子はシランモノマーにより基体に固定されるとともに、触媒微粒子は無機微粒子に吸着され固定されることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１３】
さらに、第９の発明は、上記第８の発明において、シランモノマーの質量が、触媒微粒子と無機微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１４】
さらに、本発明の別の観点として、第１０の発明は、表面が樹脂からなる基体と、不飽和結合部を有するシランモノマーと無機微粒子とを含み、シランモノマーの不飽和結合部と基体の表面の樹脂との化学結合により基体に固定された無機微粒子層と、触媒微粒子を含み、触媒微粒子が無機微粒子層に付着することにより無機微粒子層に固定された触媒微粒子層とを有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１５】
この場合の付着とは、化学結合だけでなく、ファンデルワールス力や水素結合などの化学結合以外の結合も含めた状態を言う。
【００１６】
さらに、第１１の発明は、上記第１０の発明において、触媒微粒子層は、不飽和結合部を有するシランモノマーをさらに含み、触媒微粒子層は、触媒微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部と無機微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部の化学結合により、無機微粒子層に付着していることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１７】
さらに、第１２の発明は、上記第１０又は第１１の発明において、触媒微粒子は酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１８】
さらに、第１３の発明は、上記第１２の発明において、酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００１９】
さらに、第１４の発明は、上記第１０乃至第１３の発明のいずれかにおいて、シランモノマーの質量が、触媒微粒子と無機微粒子の質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２０】
さらに、第１５の発明は、上記第１０乃至第１４の発明のいずれかにおいて、基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２１】
さらに、第１６の発明は、上記第１０乃至第１５の発明のいずれかにおいて、前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【００２２】
さらに、第１７の発明は、上記第１６の発明において、グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする防塵性を有する触媒担持体を提供するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、触媒微粒子層がシランモノマーの不飽和結合部と基体との化学結合を介して基体に固定されるので、低温でしかも充分な耐久性を保持する状態で固定することができるうえ、表面が触媒微粒子により覆われているため、塵埃などの粒子状浮遊性物質が付着し難く、たとえ付着しても容易に脱離しやすい防塵性の機能も持つため、長期にわたり高い効果が持続できる触媒担持体となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体について図１から図３を用いて詳述する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００の模式図である。本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００は、不飽和結合部を有するシランモノマー３を介して、酸化触媒微粒子２が基体１へ化学結合５にて固定されたものである。すなわち、酸化触媒微粒子２を含む触媒微粒子層１０は、酸化触媒微粒子２のシランモノマー３の不飽和結合部と基体１との化学結合５により、基体１に固定されている。
【００２６】
なお、図１では本発明の第１実施形態の一例をわかりやすく模式的に示すため、微粒子を単層として形成した図であらわしたが、微粒子を複数重ねることにより微粒子の層を形成してもよい。また、微粒子同士が化学結合してもよい。
【００２７】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合部としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００２８】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩や、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランや、ｐ−スチリルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランや、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２９】
シランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。シランモノマー３の使用形態としては、必要量のシランモノマー３を溶剤に溶解することにより用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００３０】
シランモノマー３の溶剤としては、エタノールやメタノールやプロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物や、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類や水を単独または複数組み合わせて用いてもよい。
【００３１】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる酸化触媒微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。酸化触媒微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルやサンドミルや高速回転ミルやジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３２】
また、酸化触媒微粒子２は、分散したコロイド状分散液や粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液の状態で、防塵性を有する触媒担持体１００の製造に用いられる。例えば、酸化触媒微粒子２のコロイド状分散液や、粉砕して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、酸化触媒微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる被覆を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加えたもの、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液を固液分離して、100℃から180℃で加熱して、シランモノマー３を酸化触媒微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いる方法がある。
【００３３】
粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液にシランモノマー３を加えたもの、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液を固液分離して、100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を酸化触媒微粒子２の表面に反応結合させる場合には、酸化触媒微粒子２の質量に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３、すなわち、酸化触媒微粒子２とシランモノマー３との質量比が100：0.01〜40で酸化触媒微粒子２の表面に結合されてあれば、酸化触媒微粒子２の基体１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３４】
シランモノマー３は、その量が多いほど触媒微粒子層１０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、酸化触媒微粒子２の表面をシランモノマー３が被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下するとともに、摩擦帯電しやすくなる。また、シランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、酸化触媒微粒子同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が酸化触媒微粒子２の質量に対して40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と酸化触媒微粒子２の分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と酸化触媒微粒子２の分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００３５】
また、酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層１０が厚くなると、触媒微粒子層１０の応力や使用環境によっては、凝集破壊により触媒微粒子層１０が劣化することもある。そのため、酸化触媒微粒子２の質量に対して、シランモノマー３の質量と合計して４０質量％以内であれば、必要に応じて次の化合物を配合してもよい。例えば、不飽和結合を有するシランカップリング剤や、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4-n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが挙げられる。
【００３６】
図２は、本実施形態の他の形態の防塵性を有する触媒担持体１００の模式図である。本実施形態の触媒担持体１００の活性をあげるためには、酸化触媒微粒子２の表面積を増やすことが考えられるが、その方法として、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Ａに酸化触媒微粒子２を担持させたものを基体１表面に化学結合５させるというものが挙げられる。
【００３７】
シランモノマー３で被覆された酸化触媒微粒子２を調製する方法として、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aのコロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aの表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させた後、酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させる方法で製造することも可能である。図２は、無機微粒子２０−Ａを用いて製造された触媒担持体１００を模式的に示す図であり、図２に示すように、酸化触媒微粒子２は、無機微粒子２０−Ａに吸着している。
【００３８】
比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aの表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させた後、酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させて製造する場合、酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ａの質量に対して、0.01質量％から40質量％のシランモノマー３、すなわち、酸化触媒微粒子２及び無機微粒子２０−Ａとシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40で無機微粒子２０−Ａの表面に結合されてあれば、酸化触媒微粒子２が吸着された無機微粒子２０−Ａの基体１の表面への結合強度は実用上問題ない。
【００３９】
シランモノマー３は、その量が多いほど触媒微粒子層１０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、無機微粒子２０−Ａの表面を被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下してしまう。またシランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、微粒子同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ａの質量に対して40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と無機微粒子２０−Ａの分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と無機微粒子２０−Ａの分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００４０】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる基体１を構成する材料としては、表面が樹脂からなるものであれば特に限定されない。表面を除く基体１の材料としては、例えば、各種樹脂や、合成繊維や、天然繊維や、金属材料や、ガラスや、セラミックなどが挙げられる。
【００４１】
ここで、基体１の表面を構成する樹脂の例としては、ポリエチレン樹脂や、ポリプロピレン樹脂や、ポリスチレン樹脂や、ＡＢＳ樹脂や、ＡＳ樹脂や、ＥＶＡ樹脂や、ポリメチルペンテン樹脂や、ポリ塩化ビニル樹脂や、ポリ塩化ビニリデン樹脂や、ポリアクリル酸メチル樹脂や、ポリ酢酸ビニル樹脂や、ポリアミド樹脂や、ポリイミド樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂や、ポリブチレンテレフタレート樹脂や、ポリアセタール樹脂や、ポリアリレート樹脂や、ポリスルホン樹脂や、ポリフッ化ビニリデン樹脂や、ＥＴＦＥや、ＰＴＦＥなどの熱可塑性樹脂や、ポリ乳酸樹脂や、ポリヒドロキシブチレート樹脂や、修飾でんぷん樹脂や、ポリカプロラクト樹脂や、ポリブチレンサクシネート樹脂や、ポリブチレンアジペートテレフタレート樹脂や、ポリブチレンサクシネートテレフタレート樹脂や、ポリエチレンサクシネート樹脂などの生分解性樹脂や、フェノール樹脂や、ユリア樹脂や、メラミン樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂や、ジアリルフタレート樹脂や、エポキシ樹脂や、エポキシアクリレート樹脂や、ケイ素樹脂や、アクリルウレタン樹脂や、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、シリコーン樹脂や、ポリスチレンエラストマーや、ポリエチレンエラストマーや、ポリプロピレンエラストマーや、ポリウレタンエラストマーなどのエラストマーや、漆などの天然樹脂などが挙げられる。
【００４２】
また、酸化触媒微粒子２が有する酸化触媒機能により酸化分解を促進するためには熱が必要であり酸化触媒微粒子２が酸化分解を促進するための必要な熱は、分解する対象物によっても異なるが、雰囲気温度で50℃以上である場合がある。また、例えば、本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００を自動車マフラーのフィルターや火力発電所の有害ガスフィルターなどに用いる場合には、反応が行われる触媒表面は局部的に100℃以上となる場合がある。そのため、基体１表面の樹脂は、耐熱性を有することが望ましい。
【００４３】
耐熱性を有する樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネートポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレンなどのエンジニアプラスチックや、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイドポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ＥＴＦＥやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックや、ポリフェノール、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの耐熱性熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００４４】
本実施形態では、これらの基体１の形態は、板状や、フィルム状や、繊維状や、布状や、メッシュ状や、ハニカム状など、使用目的に合った種々の形状及びサイズ等のものが適用でき、特に制限されるものではないことから、例えば、自動車マフラーや排気ガス処理用のフィルター、火力発電所や各種工場などから排出される有害ガスフィルターなどに用いることができる。また、空気清浄機、温風器、ドライヤー、電気掃除機、扇風機、エアコン、換気扇などの各種電気製品用のフィルターや、インテリア材、壁紙、防虫網、裁断可能な多目的シートなどに用いることにより、VOCなどの室内ガスを分解除去できるため、室内環境の向上も図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００に用いられる酸化触媒微粒子２としては、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znなどの遷移金属や、Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir 、Pt、Auなどの貴金属や、Ba、Sr、Ca、Mgなどのアルカリ土類金属や、La 、Ceなどの希土類元素や、Seなどの非金属などが挙げられ、これらから単独若しくは複数選択することができる。
【００４６】
さらに、酸化触媒微粒子２を担持させる無機微粒子２０−Ａとしては、比表面積が80m2/g以上であれば特に限定されるものではないが、例えば、二酸化チタンや、アルミナや、ゼオライトや、シリカや、活性炭や、アパタイトや、珪藻土などが挙げられる。
【００４７】
本実施形態では、触媒微粒子層１０を構成するすべての微粒子が、シランモノマー３が結合された酸化触媒微粒子２でなくてもよい。また、酸化触媒微粒子２の酸化触媒機能により酸化分解を促進させるためには熱を必要とするため、その他の環境下において酸化触媒として機能する無機微粒子を複合させてもよい。
【００４８】
例えば、バンドギャップ以上のエネルギーを有する波長の光を照射することにより、光触媒機能を発現する光触媒微粒子を酸化触媒微粒子２と複合化してもよい。光触媒微粒子としては、二酸化チタンや、酸化亜鉛や、酸化タングステンや、酸化鉄や、チタン酸ストロンチウムや、硫化カドミウムや、セレン化カドミウムなどの公知の金属化合物半導体が挙げられるが、透明性、耐久性に優れ、無害である二酸化チタンが、特に好ましい。当該光触媒微粒子を複合化することにより、防塵性を有する触媒担持体１００は、酸化触媒微粒子２の作用する温度以下であっても、酸化触媒機能を発現させることが可能となる。
【００４９】
また、放射性希有元素を微量含有する天然放射性稀有元素鉱物を複合化してもよい。放射性希有元素を微量含有する天然放射性稀有元素鉱物としては、例えば、デービト鉱や、センウラン鉱や、ブランネル石や、ニンギョウ石や、リンカイウラン石や、カルノー石や、ツャムン石や、メタチャムン石や、フランセビル石や、トール石や、コフィン石や、サマルスキー石や、トリウム石や、トロゴム石や、サマルスキー石や、トリウム石や、トロゴム石や、モナズ石や、タンタル石や、バデライトや、イルメナイトなどが挙げられる。さらに、天然放射性稀有元素鉱物の使用量を少なくするために、トルマリンなどの自発分極を有する材料などが含まれていてもよい。
【００５０】
天然放射性希有元素鉱物は、含有する微量の放射性希有元素が放つα線の電離作用により、スーパーオキシドアニオンやヒドロキシラジカル、一重項酸素などの活性酸素を生成し、該活性酸素により酸化反応が行われるため、防塵性を有する触媒担持体１００の触媒機能を更に向上させる。
【００５１】
なお、酸化触媒微粒子２の径、及びその他上記各種材料の微粒子径については本実施形態の方法によって形成すれば特に限定されないが、後述するグラフト重合を好適に行うには、これらの酸化触媒微粒子２の径につき平均の粒子径が300ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに、平均の粒子径が100ｎｍ以下であれば、基体１へのより強固な結合が達成されるため、耐久性の点においてより一層好適である。
【００５２】
本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００においては、基体１上の触媒微粒子層１０に含まれる、酸化触媒微粒子２の金属元素の原子数濃度が、0.01％から30％の間であればよい。原子数濃度が0.01％よりも小さくなると、酸化触媒として機能しなくなり、一方、原子数濃度を30％よりも大きくすると、強固に固定することが困難となる。また、製造コスト上の観点からも好ましくない。
【００５３】
なお、原子数濃度とは、基体１上に形成された微粒子層を形成するすべての元素中の、酸化触媒粒子２に含まれる金属元素の割合のことをいい、以下の式で求めることができる。
【００５４】
原子数濃度（％）＝（酸化触媒微粒子２の金属原子数／基体１上に形成された全ての微粒子層に含まれる原子数）×100
【００５５】
すなわち、本発明の第１実施形態においては、触媒微粒子層１０が基体１上の微粒子層に相当する。なお、この割合は基体１上に微粒子層を形成する元素のみで算出するものであり、基体１上に微粒子層を形成した後に吸着されると思われる水分などの様々な物質成分は除外して考えるものとする。例えば、本発明の第１実施形態において、酸化触媒粒子２が酸化物であり、シランモノマー３により被覆された酸化触媒粒子２のみによって触媒微粒子層１０を形成させる場合には、触媒微粒子層１０を構成する金属元素と酸素とシランモノマー３の各元素に対する、金属元素の割合を原子数濃度という。
【００５６】
つづいて、触媒微粒子層１０を基体１上に形成させる方法について説明する。本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００の触媒微粒子層１０は、酸化触媒微粒子２を被覆するシランモノマー３の不飽和結合部と基体１とのグラフト重合により、基体１上に固定される。グラフト重合により固定されることにより、より強固に触媒微粒子層１０を基体１上に固定することが可能である。なお、シランモノマーのグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、コロナ放電処理や、プラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより、基体１の樹脂表面を親水化処理してもよい。
【００５７】
基体１上に触媒微粒子層１０を形成することで、酸化触媒微粒子２同士の径の差や一部の酸化触媒微粒子２同士が重なることにより、図３のように防塵性を有する触媒担持体１００の表面に微細な凹凸が形成される（図中の点線部）。この防塵性を有する触媒担持体１００の表面に凹凸が形成されることで表面へ塵埃などが、さらに付着し難くなる。図３には酸化触媒微粒子２を基体上に形成する図で示したが、酸化触媒微粒子２は図２と同様、無機微粒子２０−Aに担持させたものでもよい。また下記に述べる第２実施形態で用いてもよい。
【００５８】
本実施形態におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合などが挙げられる。このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるのには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００５９】
最後に、固定する酸化触媒微粒子２が分散した溶液を、固定する基体１の表面に、一般に行われているコーティング方法である、スピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法や、または部分的に塗布する方法として、スクリーン印刷法や、パッド印刷法や、オフセット印刷法や、ドライオフセット印刷法や、フレキソ印刷法や、インクジェット印刷法などで塗布した後、放射線を照射し、酸化触媒微粒子２を化学結合によって固定して製造する。また固定する酸化触媒微粒子２を比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Aに吸着させたものが分散した溶液の場合でも、同方法にて触媒微粒子層１０を基体１上に形成できる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００について図４と図５を用いて詳述する。
【００６１】
図４は、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００の模式図である。本実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００は、無機微粒子２０−Bで形成された無機微粒子層３０の層上に、新たに酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層４０が形成されている点が本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００と相違する。すなわち、無機微粒子層３０の表面に、さらに触媒微粒子層４０が化学結合５により備わる、積層構造の形態を有するものである。
【００６２】
無機微粒子２０−Bで用いられるものとしては、酸化チタン、アルミナ、シリカなどの無機酸化物が好適に用いられる。この無機微粒子層３０を触媒微粒子層４０と基体１との間に形成することにより、酸化触媒微粒子２がシランモノマーを被覆していなくても、無機微粒子２０−Bと縮合反応にて固定されることにより、基材１と強固に固定されるので、酸化触媒微粒子２の表面が覆われることがなくなり、より高い触媒活性を得られる。
【００６３】
なお、図４では本発明の第２実施形態の一例を判りやすく模式的に示すため、無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２を単層で形成した図であらわしたが、無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２が複数重なってそれぞれの微粒子の層を形成していてもよく、また無機微粒子２０−Bや酸化触媒微粒子２同士が化学結合していてもよいのは本発明の第１実施形態の場合と同様である。
【００６４】
以下、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００との相違点である、製法及び部材の構成について説明をする。また、基体や微粒子の素材や製法に関して、本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体１００と共通する点については、説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００における、基体１と無機微粒子２０―Bからなる無機微粒子層３０と酸化触媒微粒子２からなる触媒微粒子層４０とを結合させる好適な方法としては、シランモノマー３が結合された無機微粒子２０−Bが分散した溶液を基体１の表面に塗布し、必要に応じて加熱乾燥するなどの方法により溶剤を除去して無機微粒子２０−Bからなる無機微粒子層３０を形成する。その後、シランモノマー３が結合された酸化触媒微粒子２を、無機微粒子層３０の表面上に塗布して新たな触媒微粒子層４０を形成し、放射線を照射することにより、無機微粒子２０−Bで形成された無機微粒子層３０と基体１、及び、無機微粒子２０−Bと酸化触媒微粒子２とを一度にグラフト重合させることにより結合させる方法により製造される。
【００６６】
本実施形態においては、粉砕により微粒子化して得られた酸化触媒微粒子２の分散液及び無機微粒子２０−Ｂの分散液にシランモノマー３を加え、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した酸化触媒微粒子２の分散液及び無機微粒子２０−Ｂの分散液を、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー３を酸化触媒微粒子２及び無機微粒子２０−Ｂの表面に反応結合させる場合には、無機微粒子２０−Ｂと酸化触媒微粒子２の質量に対して、シランモノマー３の質量が、0.01質量％から40質量％、すなわち、無機微粒子２０−Ｂ及び酸化触媒微粒子２とシランモノマー３との質量比が、100：0.01〜40であれば、酸化触媒微粒子２がシランモノマー３に被覆されることにより触媒機能が低下したり、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂの凝集が起きて均一に分散できなくなるなどの恐れはない。
【００６７】
シランモノマー３は、その量が多いほど無機微粒子層３０及び触媒微粒子層４０は強固な層を形成可能であり、耐久性も向上する。しかしながら、シランモノマー３の量が多くなると、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂの表面を被覆する割合が大きくなるため、酸化触媒としての機能が低下してしまう。また、シランモノマー３も不飽和結合を持った状態で配向できなくなる上に、酸化触媒微粒子２や無機微粒子２０−Ｂ同士が凝集しやすくなるため、均一に分散できなくなる。特に、シランモノマー３の質量が、酸化触媒微粒子２と無機微粒子２０−Ｂの質量に対して、40質量％より多くなると、酸化触媒としての機能の低下と無機微粒子２０−Ｂや酸化触媒微粒子２の分散性低下は顕著になる。したがって、耐久性の向上と無機微粒子２０−Ｂや酸化触媒微粒子２の分散が均一にできる範囲としては、0.01質量％以上40質量％以下、好ましくは1質量％以上30質量％以下、より好ましくは5質量％以上20質量％以下となる。
【００６８】
また、本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体２００においては、基体１上の無機微粒子層３０及び触媒微粒子層４０に含まれる酸化触媒微粒子２の金属元素の原子数濃度が、0.01％から30％の間であればよい。原子数濃度が0.01％よりも小さくなると、酸化触媒として機能しなくなり、一方、原子数濃度を30％よりも大きくすると、強固に固定することが困難となる。また、製造コスト上の観点からも好ましくない。
【００６９】
さらに、本実施形態においては、先にコーティングされた無機微粒子２０―Bからなる無機微粒子層３０にはシランモノマー３が存在しており、酸化触媒微粒子２の表面と縮合反応することが可能であるため、酸化触媒微粒子２は、必ずしもシランモノマー３を結合していなくてもよい。さらにまた、酸化触媒微粒子２が有するファンデルワールス力により、酸化触媒微粒子２が無機微粒子層３０に付着するようにしてもよい。
【００７０】
また、酸化触媒微粒子２を含む分散液が水及び極性溶媒の場合には、無機微粒子２０−Ｂからなる無機微粒子層３０は親水性であることが望ましい。親水性にする手段として、光触媒微粒子層を形成し、紫外線などのエネルギー線により超親水化させてもよい。
【００７１】
さらにまた、無機微粒子層３０上に酸化触媒微粒子層４０を形成する方法として、酸化触媒機能を有する金属の金属化合物水溶液に、無機微粒子層３０を形成したサンプルを浸漬し、酸化触媒微粒子２を無機微粒子層３０の表面に析出させ、水素雰囲気下で加熱してもよい。金属化合物としては、例えば、（ＮＨ４）２ＰdＣｌ４や、K２ＰｄＣｌ４や、K２ＰｄＢｒ４や、Ｎａ２ＰｄＢｒ４や、Ｈ２ＰｔＣｌ４・６Ｈ２Ｏや、Ｋ２ＰｔＣｌ４や、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４や、Ｎａ２Ｐｔ（ＣＮ）４や、Ｎａ２ＰｔＣｌ４や、K２Ｐｔ（ＮO２）４や、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ６や、ＰｔＣｌ４・５Ｈ２Ｏや、Ｋ２ＰｔＢｒ４や、Ｎａ２ＰｔＢｒ４や、Ｈ２ＡｕＣｌ４・４Ｈ２Ｏや、ＮＨ４ＡｕＣｌ４や、ＫＡｕＣｌ４・ｎＨ２Ｏや、ＫＡｕ（ＣN）４や、Ｎａ２ＡｕＣｌ４や、ＫＡｕＢｒ４・２Ｈ２Ｏや、ＮａＡｕＢｒ４などが挙げられる。
【００７２】
上記無機微粒子層３０の表面に析出させる方法としては、無機微粒子層３０を光触媒微粒子で形成し、紫外線などのエネルギー線を照射することにより、光触媒微粒子表面に金属を還元析出させる方法、還元剤を用いて還元析出させる方法、金属化合物水溶液をアルカリ性にして析出させる方法が挙げられる。
【００７３】
また、図５は、本実施形態の他の形態の防塵性を有する触媒担持体２００の模式図である。本発明の第２実施形態においても、比表面積が80m2/g以上である無機微粒子２０−Ａに酸化微粒子２を吸着させて、無機微粒子層３０の層上に酸化微粒子層４０を形成してもよい。
【実施例】
【００７４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７５】
下記実施例１〜実施例１５の試料である触媒微粒子担持体の製造にあたっては、岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型電子線照射装置、ＣＢ２５０／１５／１８０Ｌ、を用い、電子線グラフト重合により実施した。これに対して、各比較例の親水性を有する複合部材の製造にあたっては、電子線は用いず、塗布後加熱、乾燥の方法とした。
【００７６】
（実施例１）
酸化触媒微粒子２として市販のマンガン酸化物をイオン交換水に対して5.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を酸化触媒微粒子に対して5.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーをマンガン酸化物の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理されたマンガン酸化物微粒子をイオン交換水に5.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。
【００７７】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、マンガン酸化物微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、マンガン酸化物微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた酸化触媒担持体を得た。
【００７８】
（実施例２）
実施例１において、シランモノマーの質量が、酸化触媒微粒子に対して0.8質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００７９】
（実施例３）
実施例１において、酸化触媒微粒子であるマンガン酸化物の代わりに市販の５％白金担持アルミナ（NEケムキャット株式会社製）を用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８０】
（実施例４）
実施例３において、酸化触媒微粒子である５％白金担持アルミナの代わりに5％金担持チタニアを用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８１】
（実施例５）
実施例３において、酸化触媒微粒子である5％白金担持アルミナの代わりに0.8％白金担持アルミナを用い、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８２】
（実施例６）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して0.005質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８３】
（実施例７）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して45質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８４】
（実施例８）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して0.01質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８５】
（実施例９）
実施例３において、シランモノマーの質量が酸化触媒微粒子に対して４０質量％となるように３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを加え、実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８６】
（実施例１０）
実施例３において、ＥＴＦＥメッシュに代えて、目付け60ｇ／m2のＰＥＴ不織布を用いて実施例１と同様の方法で試料を作成した。
【００８７】
（実施例１１）
比表面積が80m2/g以上である無機微粒子として市販のγ−アルミナＵＦＡ−１５０（昭和電工株式会社製）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を、γ−アルミナ微粒子に対して1質量％となるように加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱してシランモノマーを比表面積が80m2/g以上であるγ−アルミナ微粒子の表面に縮合反応させる。続いて、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の0.1％水溶液に上記γ−アルミナ微粒子を浸漬させ、水素雰囲気下150℃で加熱する。得られた白金担持アルミナ微粒子をイオン交換水に5.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００８８】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、上記粉砕分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、白金担持アルミナ微粒子が吸着した無機微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた酸化触媒担持体を得た。
【００８９】
（実施例１２）
実施例９において、酸化触媒微粒子である5％白金担持アルミナの代わりに5％金担持チタニアを用い、実施例９と同様の方法で試料を作成した。
【００９０】
（実施例１３）
無機微粒子として市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＳＭＴ−１００）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を無機微粒子に対して15.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理された二酸化チタン微粒子をメタノールに10.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００９１】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、二酸化チタン微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、二酸化チタン微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた前駆体を得た。この前駆体を、試料表面での紫外線光強度が1.0ｍＷ／cm2となるように、20Ｗのブラックライト（東芝ライテック株式会社製、FL20SBLB）に24時間照射した後、実施例３の方法で調整した白金担持アルミナ微粒子分散液を用いて、実施例３と同様の方法で固定した。
【００９２】
（実施例１４）
実施例１１において、無機微粒子２０−Ｂに対するシランモノマー濃度を3.0質量％、白金担持アルミナ微粒子に対するシランモノマー濃度を2.0質量％とした以外は実施例１１と同様の方法で試料を作成した。
【００９３】
（実施例１５）
実施例１１において、シランモノマーが結合されていない白金担持アルミナ微粒子を用い、実施例１１と同様の方法で試料を作成した。
【００９４】
（実施例１６）
酸化触媒微粒子として市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＳＭＴ−１００）をメタノールに対して10.0質量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を無機微粒子に対して30.0質量％加えてｐＨを3.0に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径18ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理された二酸化チタン微粒子をメタノールに10.0質量％に調製し、ビーズミルにより平均粒子径16ｎｍに再度粉砕分散した。
【００９５】
また、ＥＴＦＥ製８０メッシュを、上記粉砕分散溶液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、120℃、3分間乾燥した。次に、二酸化チタン微粒子分散液を塗布したＥＴＦＥメッシュに電子線を200ｋＶの加速電圧で5Ｍｒａｄ照射することで、二酸化チタン微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりＥＴＦＥメッシュに結合させた。続いて、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の0.1％水溶液に二酸化チタンを固定したＥＴＦＥメッシュ浸漬させ、試料表面での紫外線光強度が1.0ｍＷ／cm2となるように、20Ｗのブラックライト（東芝ライテック株式会社製、FL20SBLB）を3時間照射した。その後、乾燥させて水素雰囲気下120℃で加熱し、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４を光触媒の還元反応により白金微粒子を還元析出させた酸化触媒担持体を得た。
【００９６】
（実施例１７）
実施例１４において、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の代わりにＨＡｕＣｌ４を用い、実施例１４と同様の方法で金微粒子を還元析出させた試料を作成した。
【００９７】
（比較例１）
（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４の1％水溶液にセラミックハニカムを浸漬させ、500℃で3時間焼結して白金微粒子を還元析出させた酸化触媒担持体を得た。
【００９８】
（比較例２）
比較例１において、セラミックハニカムの代わりに炭化ケイ素不織布を用い、白金微粒子を還元析出させた試料を作成した。
【００９９】
【表１】
【０１００】
＜一酸化炭素の分解性＞
構成した試料1ｇをアルミ容器に入れた後、アルミ容器を120℃に昇温し、100ｐｐｍ程度の濃度の一酸化炭素を0.5Ｌ／ｍｉｎで通過するようにアルミ容器内を通す。アルミ容器内を通過した気体をテドラーパックに密封し、テドラーパック内の一酸化炭素濃度を一酸化炭素ガス検知管（株式会社ガステック製）を用いて測定した。
【０１０１】
分解率（％）＝{（試験前の一酸化炭素濃度）−（試験後の一酸化炭素濃度）／（試験前の一酸化炭素濃度）}×100
【０１０２】
＜耐久性評価＞
構成した試料1ｇをイオン交換水1000ｍｌに浸漬させ、超音波洗浄器で30分間洗浄した後、一酸化炭素の分解性試験を行い、一酸化炭素の分解率を測定した。
【０１０３】
＜防塵性評価＞
各使用環境を想定し、それぞれに適した粉体を水平に置いた各試験サンプルの上部へ降りかけた後、試験サンプルを持ち上げて、軽くタッピングして除去可能なフライアッシュを取り除いた。この作業を50回繰り返した後、一酸化炭素の分解性試験を行い、一酸化炭素の分解率を測定した。
【０１０４】
製品に使用する例として、製鉄、製鋼、電気炉、鋳造、セメント、非鉄金属、アルミ、化学、砕石、その他工業材料、食品・薬品製造業、機械、電子部品などの産業分野の工場や、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉の排ガス処理設備のバグフィルターを想定して、燃焼排出ガス中のダストとして用いられているJIS 試験用粉体１の10種（フライアッシュ）を用いた。
【０１０５】
また、給湯器、石油暖房設備などを想定して、家庭用燃焼器具から発生するスス状の不完全燃焼物質として用いられているJIS 試験用粉体１の12種（カーボンブラック）を用いた。
【０１０６】
さらに、空気清浄機、電気器具など家電製品を想定して、屋内に存在する繊維状の綿ぼこり、煤、土埃の混合されたJIS 試験用粉体１の15種（混合ダスト）を用いた。
【０１０７】
表２は、各実施例、比較例における初期触媒性能評価結果及び超音波洗浄の後における触媒性能評価結果を示すものである。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
表３は、各実施例、比較例における各種ダストの付着量を示すものである。
【０１１０】
【表３】
【０１１１】
表４は、各実施例、比較例における各種ダスト付着後の触媒活性評価結果を示すものである。
【０１１２】
【表４】
【０１１３】
表２からわかるように従来品であるセラミックハニカム（比較例１）においては、初期性能及び超音波による物理的な耐久性は優れているが、表３からわかるように防塵性を有しておらず、長期使用することにより表面を塵埃などで覆われることにより、性能が低下することが予想される。また、図７は、ダスト試験後の比較例２の表面写真であるが、不織布繊維に繊維状のダストが絡まっていることが分かる。
【０１１４】
一方、本実施例の防塵性を有する触媒担持体は、表２からわかるように、超音波洗浄前と後のガス分解率がほぼ変わらず、また表４からわかるように、様々な用途を想定した各種粉体を付着させても性能が低下していないことから、表面を塵埃などで覆われることがなく、長期に渡り性能を持続させることが可能であるといえる。また図６は、ダスト試験後の実施例８の表面写真であるが、塵埃や繊維状ダストが付着している様子はなく、防塵性があることが確認できる。
【０１１５】
ただし、シランモノマーを酸化触媒微粒子及び無機微粒子に対して45質量％加えた実施例（実施例７）においては、粒子が凝集し、均一な膜の形成が困難であっただけでなく、表２、４からわかるように初期ガス分解効率が減少し、表３からわかるように、防塵性能の低下がみられた。
【０１１６】
また、シランモノマーを酸化触媒微粒子及び無機微粒子に対して0.005質量％加えた実施例（実施例６）においては、表３からわかるように防塵性は有しているものの、表２からわかるように超音波洗浄にて洗浄後、ガス分解効率が減少した。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態の防塵性を有する触媒担持体の模式図である。
【図６】本発明の防塵性を有する触媒担持体の実施例のダスト付着試験後の表面写真である。
【図７】比較例である従来品のダスト付着試験後の表面写真である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００ ：防塵性を有する触媒担持体
１ ：基体
２ ：酸化触媒微粒子
３ ：シランモノマー
５ ：化学結合
１０ ：触媒微粒子層
２０−A ：比表面積の高い無機微粒子
２００ ：防塵性を有する触媒担持体
２０−B ：無機微粒子
３０ ：無機微粒子層
４０ ：触媒微粒子層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が樹脂からなる基体と、
不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、前記シランモノマーの不飽和結合部と前記基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された触媒微粒子層と、
を有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体。
【請求項２】
前記触媒微粒子は、酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項３】
前記酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、前記触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする請求項２に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項４】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子の質量に対して、0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項５】
前記基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項６】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項７】
前記グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項６に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項８】
前記触媒微粒子層は、無機微粒子をさらに含み、
前記無機微粒子は前記シランモノマーにより前記基体に固定されるとともに、前記触媒微粒子は前記無機微粒子に吸着され固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項９】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子と前記無機微粒子との質量に対して、0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項８に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１０】
表面が樹脂からなる基体と、
不飽和結合部を有するシランモノマーと無機微粒子とを含み、前記シランモノマーの不飽和結合部と前記基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された無機微粒子層と、
触媒微粒子を含み、前記触媒微粒子が前記無機微粒子層に付着することにより前記無機微粒子層に固定された触媒微粒子層と、
を有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１１】
前記触媒微粒子層は、不飽和結合部を有するシランモノマーをさらに含み、
前記触媒微粒子層は、前記触媒微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部と前記無機微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部の化学結合により、前記無機微粒子層に付着していることを特徴とする請求項１０に記載の防塵性を有する防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１２】
前記触媒微粒子は、酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１３】
前記酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、前記触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする請求項１２に記載の防塵性を有する媒担持体。
【請求項１４】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子と前記無機微粒子との質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１５】
前記基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１６】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１７】
前記グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項１６に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１】
表面が樹脂からなる基体と、
不飽和結合部を有するシランモノマーと触媒微粒子とを含み、前記シランモノマーの不飽和結合部と前記基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された触媒微粒子層と、
を有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体。
【請求項２】
前記触媒微粒子は、酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項３】
前記酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、前記触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする請求項２に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項４】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子の質量に対して、0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項５】
前記基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項６】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項７】
前記グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項６に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項８】
前記触媒微粒子層は、無機微粒子をさらに含み、
前記無機微粒子は前記シランモノマーにより前記基体に固定されるとともに、前記触媒微粒子は前記無機微粒子に吸着され固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項９】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子と前記無機微粒子との質量に対して、0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項８に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１０】
表面が樹脂からなる基体と、
不飽和結合部を有するシランモノマーと無機微粒子とを含み、前記シランモノマーの不飽和結合部と前記基体の表面の樹脂との化学結合により前記基体に固定された無機微粒子層と、
触媒微粒子を含み、前記触媒微粒子が前記無機微粒子層に付着することにより前記無機微粒子層に固定された触媒微粒子層と、
を有することを特徴とする防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１１】
前記触媒微粒子層は、不飽和結合部を有するシランモノマーをさらに含み、
前記触媒微粒子層は、前記触媒微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部と前記無機微粒子層のシランモノマーの不飽和結合部の化学結合により、前記無機微粒子層に付着していることを特徴とする請求項１０に記載の防塵性を有する防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１２】
前記触媒微粒子は、酸化触媒微粒子であり、かつ、遷移金属あるいは貴金属から選ばれる1種以上の金属元素の化合物であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１３】
前記酸化触媒微粒子に含まれる金属元素の原子数濃度が、前記触媒微粒子層中の全元素の原子数に対して0.01％以上30％以下であることを特徴とする請求項１２に記載の防塵性を有する媒担持体。
【請求項１４】
前記シランモノマーの質量が、前記触媒微粒子と前記無機微粒子との質量に対して0.01質量％以上40質量％以下であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１５】
前記基体の表面の樹脂は、耐熱性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１６】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【請求項１７】
前記グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項１６に記載の防塵性を有する触媒担持体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１２８３１（Ｐ２００８−２１２８３１Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３９８９（Ｐ２００７−５３９８９）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（３９１０１８３４１）ＮＢＣ株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（３９１０１８３４１）ＮＢＣ株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
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