專利名稱：揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，詳細(xì)而言涉及使氣相 中所含的芳香族化合物在光照射下與光催化體層接觸，而將芳香族化合 物分解的方法。
背景技術(shù)：
對半導(dǎo)體照射具有帶隙以上能量的光時，價帶的電子被激發(fā)至導(dǎo) 帶，而且在價帶生成空穴。該激發(fā)電子和空穴由于分別具有強氧化能力 和還原能力，因此對與半導(dǎo)體接觸的分子種產(chǎn)生氧化還原作用。該氧化 還原作用被稱為光催化作用，能夠顯示出該光催化作用的半導(dǎo)體被稱為 光催化體。作為這樣的光催化體，已知的是光催化氧化鈦粒子、光催化 氧化鵠粒子等粒狀的物質(zhì)。
還已知使該光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鵠粒子分散于分散介
質(zhì)中而得到的光催化體分散液(特開2005-231935號公報)。通過將該 光催化體分散液涂布于基材的表面，可以容易地在基材表面形成包含光 催化氧化鈦粒子和光催化氧化鴒粒子的、顯示出光催化作用的光催化體 層。利用該催化體層可以使氣相中所含的揮發(fā)性有機化合物分解。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在使用由以往的光催化體分散液形成的光催化體層的方法 中，存在無法迅速地分解氣相中的芳香族化合物的問題。
因此，本發(fā)明人為了開發(fā)能將氣相中的芳香族化合物迅速地分解的 方法，經(jīng)潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供一種揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，其特征在于， 在光照射下使氣相中所含的揮發(fā)性芳香族化合物與以下的光催化體層 接觸。光催化體層是通過在基材上涂布光催化體分散液而形成的光催化體 層，所述光催化體分散液是使光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鵠粒子分 散在分散介質(zhì)中而成的，且光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鴒粒子的表 面帶電為相同極性。
根據(jù)本發(fā)明的分解方法，可以迅速地分解氣相中的揮發(fā)性芳香族化 合物。
具體實施例方式
本發(fā)明的分解方法中使用的光催化體層是通過在基材上涂布光催 化體分散液而形成的，所述光催化體分散液是使光催化氧化鈦粒子和光 催化氧化鴒粒子分散在分散介質(zhì)中而成的，且光催化氧化鈦粒子和光催 化氧化鴒粒子的表面帶電為相同極性。
構(gòu)成光催化體分散液的所謂光催化氧化鈦粒子，是指顯示光催化作 用的粒狀的氧化鈦，例如可以舉出偏鈦酸粒子、晶型為銳鈦礦型、板鈦 礦型、金紅石型等的二氧化鈦(Ti02)粒子等。
偏鈦酸粒子可以通過例如以下的方法1來獲得。
方法l:通過對硫酸氧鈦的水溶液進(jìn)行加熱而水解的方法
二氧化鈦粒子例如可以通過以下的方法2-1~方法2-3中的任一種方 法得到。
方法2-1:并不對硫酸氧鈦或氯化鈦的水溶液進(jìn)行加熱，而通過向 其中加入堿得到沉淀物，煅燒所得的沉淀物的方法
方法2-2:向鈦醇鹽中加入水、酸的水溶液或堿的水溶液而得到沉淀 物，煅燒所得的沉淀物的方法
方法2-3:對偏鈦酸進(jìn)行煅燒的方法
通過這些方法2-1~方法2-3得到的二氧化鈦粒子，根據(jù)煅燒時的煅 燒溫度、煅燒時間不同，可以作為銳鈦礦型、板鈥礦型或金紅石型的粒子而得到。
光催化氧化鈦粒子的粒徑，從光催化作用的角度出發(fā)，以平均分散
粒徑計，通常是20nm 150nm，優(yōu)選40nm 100nm。
光催化氧化鈥粒子的BET比表面積，從光催化作用的角度出發(fā)， 通常為100m2/g~500m2/g，優(yōu)選300m2/g~400m2/g。
所謂光催化氧化鎢粒子，是指顯示光催化作用且為粒狀的氧化鎢， 通?？梢耘e出三氧化鎢(wo3)粒子。三氧化鎢粒子例如可以通過向鎢
酸鹽的水溶液中加入酸，而以沉淀物得到鎢酸，并對所得的鎢酸進(jìn)行煅 燒的方法而得到。此外，也可以通過對偏鎢酸銨、仲鎢酸銨進(jìn)行加熱而 熱分解的方法得到。
光催化氧化鴒粒子的粒徑，從光催化作用的角度出發(fā)，以平均分散
粒徑計，通常是50證 200腿，優(yōu)選80腿 130腿。
光催化氧化鎢粒子的BET比表面積，從光催化作用的角度出發(fā)， 通常為5m2/g~100m2/g，優(yōu)選20m2/g 50m2/g。
光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的使用量比以質(zhì)量比計，通 常為4: 1~1: 8,優(yōu)選為2: 3 3: 2。
在玻璃制培#^(外徑70mm、內(nèi)徑66mm、高14 mm、容量約48ml) (基材)中，滴加上述得到的光催化體分散液，使每底面單位面積的按 固態(tài)成分換算的滴加量為lg/m2,待在培養(yǎng)亞的整個底面均勻地展開以 后，在110。C的干燥機內(nèi)在大氣中保持1小時，使其干燥，從而在玻璃 制培養(yǎng)J1L的底面形成光催化體層。對該光催化體層照射16小時由黑燈
發(fā)出的紫外線，使紫外線強度為2mW/cm2，得到測定樣，
-品<
[甲苯分解能力的測定
將各實施例中得到的測定樣品裝入氣袋(內(nèi)部容積1L)中密閉，然 后使該氣袋內(nèi)為真空，之后封入氧和氮的體積比為l:4的混合氣體600mL。進(jìn)而封入以1濃度％含有甲苯的氮氣，以使得氣袋內(nèi)的曱苯濃度達(dá)到
20ppm(體積比)，在暗處室溫下保持l小時。然后，以市售的白色熒光燈 為光源，以使得測定樣品附近的照度為1000勒克司(用照度計"T-10" (Minolta公司制造)進(jìn)行測定)的方式設(shè)置氣袋，進(jìn)行甲苯的分解反應(yīng)。 測定樣品附近的紫外線強度為6.5nW/cm2 (在Topcon公司制的紫外線強 度計"UVR-2"上安裝了該公司制造的光接收部"UD-36"進(jìn)行測定)。經(jīng)熒光 燈照射后每1.5小時對氣袋內(nèi)的氣體進(jìn)行取樣，用氣相色譜(烏津制作所 制造"GC-14A")測定甲苯的殘留濃度，由相對于照射時間的甲苯濃度來 計算一次反應(yīng)速度常數(shù)，結(jié)果是0.314h—1。 一次反應(yīng)速度常數(shù)越大，則甲 苯的分解能力越大。
比較例1
除了使用市售的氧化鈦分散液(石原產(chǎn)業(yè)公司制"STS-01"，含硝酸， 平均分散粒徑為50nm)代替參考例1中得到的光催化氧化鈦分散液以 外，其余與實施例l同樣操作，制備光催化體分散液。該光催化體分散 液100質(zhì)量份中的光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的合計量為5 質(zhì)量份。該光催化體分散液在保存過程中產(chǎn)生凝聚粒子，發(fā)生固液分離。 另外，該氧化鈦分散液(STS-01)中所含的氧化鈦粒子的Zeta電位為 +40.1mV。
除了使用上述得到的光催化體分散液代替實施例1中得到的光催化 體分散液以外，其余與實施例l同樣操作，形成光催化體層。測定該光 催化體層的曱苯分解能力，結(jié)果一次反應(yīng)速度常數(shù)為0.252h—1。
比較例2
除了單獨使用參考例1中得到的光催化氧化鈦分散液代替實施例1 中得到的光催化體分散液以外，其余與實施例1同樣操作，形成光催化 體層，測定曱苯分解能力，結(jié)果其一次反應(yīng)速度常數(shù)為0.106h1。
比較例3
除了單獨使用參考例2中得到的光催化氧化鴿分散液代替實施例1 中得到的光催化體分散液以外，其余與實施例l同樣操作，形成光催化 體層，測定曱苯分解能力，結(jié)果其一次^JL速度常數(shù)為0.105h—1。實施例2
將參考例1中得到的光催化氧化鈦分散液和參考例2中得到的光催 化氧化鵠分散液以光催化氧化鈦粒子與光催化氧化鵠粒子的使用量比 為1: 1 (質(zhì)量比)的方式進(jìn)行混合，進(jìn)而向所得的混合液100質(zhì)量份中 加入六氯鉑酸(H2PtCl6)的水溶液(鉑成分的含量為0.4質(zhì)量％)，得到光 催化體分散液。該光催化體分散液100質(zhì)量份中的固態(tài)成分為5質(zhì)量份。 六氯鉑酸的使用量以鉑原子換算，相對于光催化氧化鈦粒子和光催化氧 化鴒粒子的合計量IOO質(zhì)量份，為0.06質(zhì)量份。該光催化體分散液未見 固液分離。除了使用上述得到的光催化體分散液代替實施例1中得到的 光催化體分散液以外，其余與實施例l同樣操作，形成光催化體層，光 催化體分散液即使在保存后也未見固液分離，并且一次反應(yīng)速度常數(shù)為
實施例3
將參考例1中得到的光催化氧化鈥分散液和參考例2中得到的光催 化氧化鵠分散液以光催化氧化鈦粒子與光催化氧化鵠粒子的使用量比 為1: 1 (質(zhì)量比)的方式進(jìn)行混合，進(jìn)而向所得的混合液100質(zhì)量份中 加入四氯金酸(HAuCl4)的7JC溶液(金成分的含量為0.47質(zhì)量％)以及氯 化鈀的鹽酸水溶液(將氯化把粉末(PdCl2) 0.252g溶解于濃度lmol/L的 鹽酸水溶液9.41g和純水卯.43g的混合液中)，得到黃白色的*液。該 分散液100質(zhì)量份中的固態(tài)成分為5質(zhì)量份。四氯金酸的使用量以金原 子換算，相對于光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的合計量100質(zhì) 量份為0.02質(zhì)量份。氯化鈀的使用量以鈀原子換算，相對于光催化氧化 鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的合計使用量100質(zhì)量份為0.01質(zhì)量份。該 分散液未見固液分離。
將該分散液30g轉(zhuǎn)移到100mL燒杯中， 一邊攪拌一邊用超高壓汞 燈裝置(Ushio電機制，汞燈"USH-250BY"、光源箱"MPL-25101"、 燈電源"HB-2503BY，，)進(jìn)行3小時的紫外線照射，得到灰色的光催化 體分散液。四氯金酸和氯化鈀分別被還原為金和鈀，擔(dān)載于光催化氧化 鈦粒子和光催化氧化鵠粒子的表面。該光催化體分散液未見固液分離。
除了使用上述中得到的光催化體分散液代替實施例1中得到的光催化體分散液之外，其余與實施例l同樣操作，形成光催化體層，光催化
體分散液即使保存后也未見固液分離，且一次反應(yīng)速度常數(shù)為0.374 h人 實施例4
將實施例1~實施例3中得到的光催化體分散液涂布于構(gòu)成頂棚的天 花板表面并使其干燥，由此可以在該天花板的表面形成光催化體層，通 過室內(nèi)照明而進(jìn)行光照射，可以降低室內(nèi)空氣中所含的甲苯等揮發(fā)性芳 香族化合物的濃度。
實施例5
將實施例1-實施例3中得到的光催化體分散液涂布于鋪設(shè)在室內(nèi)墻 面的瓷磚上并使其千燥，由此可以在該瓷磚的表面形成光催化體層，通 過室內(nèi)照明而進(jìn)行光照射，能夠降低室內(nèi)空氣中所含的甲苯等揮發(fā)性芳 香族化合物的濃度。
實施例6
將實施例1~實施例3中得到的光催化體分散液涂布于窗玻璃的室內(nèi) 側(cè)表面并使其干燥，由此可以在該窗玻璃的表面形成光催化體層，通過 室內(nèi)照明而進(jìn)行光照射，能夠降低室內(nèi)空氣中所含的甲苯等揮發(fā)性芳香 族化合物的濃度。
實施例7
將實施例1-實施例3中得到的光催化體分散液涂布于墻紙上并使其 干燥，由此可以在該墻紙的表面形成光催化體層，進(jìn)而在將該墻紙鋪設(shè) 于室內(nèi)墻面時，通過室內(nèi)照明而進(jìn)行光照射，能夠降低室內(nèi)空氣中所含 的曱苯等揮發(fā)性芳香族化合物的濃度。
實施例8
將實施例1-實施例3中得到的光催化體分散液涂布于汽車用儀表 板、汽車用片、汽車頂棚件等汽車內(nèi)裝飾件的表面并使其干燥，由此可 以在這些內(nèi)裝飾件的表面形成光催化體層，通過車內(nèi)照明而進(jìn)行光照 射，能夠降低車內(nèi)空氣中所含的甲苯等揮發(fā)性芳香族化合物的濃度。實施例9
將實施例1~實施例3中得到的光催化體分散液涂布于室內(nèi)地板面上 并使其干燥，由此可以在該地板面上形成光催化體層，通過室內(nèi)照明而 進(jìn)行光照射，能夠降低室內(nèi)空氣中所含的曱苯等揮發(fā)性芳香族化合物的 濃度。
權(quán)利要求
1、一種揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，其特征在于，在使氣相中所含的揮發(fā)性芳香族化合物分解的方法中，在光照射下，使所述揮發(fā)性芳香族化合物與通過將光催化體分散液涂布在基材上而形成的光催化體層接觸，所述光催化體分散液是使光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子分散在分散介質(zhì)中而成的，且光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的表面帶電為相同極性。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，其中， 所述光催化體^t液含有吸電子性物質(zhì)或其前體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，其中， 所述吸電子性物質(zhì)或其前體是選自Cu、 Pt、 Au、 Pd、 Ag、 Fe、 Nb、 Ru、 Ir、 Rh和Co中的至少一種金屬的粒子或其化合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，其中， 以金屬原子換算，相對于光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的合計 量100質(zhì)量份，所述吸電子性物質(zhì)或其前體為0.005質(zhì)量份~0.6質(zhì)量份。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化氧化鈥粒子的平均分散粒徑為20nm 150nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化氧化鈥粒子的BET比表面積為100m2/g~500 m2/g。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化氧化鎢粒子的平均分散粒徑為50nm 200nm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化氧化鎢粒子的BET比表面積為5m2/g~100m2/g。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化氧化鈦粒子和所述光催化氧化鎢粒子的質(zhì)量比 為4: 1~1: 8。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，相對于所述光催化氧化鈥粒子和光催化氧化鎢粒子的合計質(zhì) 量，所述分散介質(zhì)的質(zhì)量為5倍 200倍。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述光催化體分散液的氫離子濃度是pH0.5 pH8.0。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，所述揮發(fā)性芳香族化合物是選自苯、甲苯、二甲苯、曱基 苯、三曱基苯、乙基苯、苯乙烯、 一氯苯、二氯苯、三氯苯、甲酚及苯 胺中的至少一種化合物。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，含有所述揮發(fā)性芳香族化合物的氣相是大氣。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的揮發(fā)性芳香族化合物的分解 方法，其中，進(jìn)行照射的光的光源是選自炎光燈、白熾燈、鹵素?zé)?、鈉 燈、陽光中的光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種揮發(fā)性芳香族化合物的分解方法，通過在光照射下使氣相中所含的揮發(fā)性芳香族化合物與將光催化體分散液涂布在基材上而形成的光催化體層接觸，迅速地分解氣相中的揮發(fā)性芳香族化合物，所述光催化體分散液是使光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子分散在分散介質(zhì)中而成的，且光催化氧化鈦粒子和光催化氧化鎢粒子的表面帶電為相同極性。
文檔編號B01J23/30GK101530744SQ20091011818
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者酒谷能彰 申請人:住友化學(xué)株式會社