JP3504165B2 - Photocatalytic reaction device and photocatalytic reaction method - Google Patents
Photocatalytic reaction device and photocatalytic reaction methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒反応の分野
における光源技術、およびその光源と光触媒担持体、光
触媒等との複合技術の改良に係り、詳しくは光触媒担持
体の部位で沿面放電または端子間放電を発生させ、その
放電光を直接、光源として利用して光触媒反応を高い活
性のもとで効率よく進めることができる光触媒反応装置
および光触媒反応方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source technology in the field of photocatalytic reactions, and to improvement of a combined technology of the light source and a photocatalyst carrier, a photocatalyst, etc. The present invention relates to a photocatalytic reaction device and a photocatalytic reaction method that can generate an inter-discharge and directly utilize the discharge light as a light source to efficiently advance a photocatalytic reaction under high activity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、短波長光線の照射によって励起さ
れて活性化する光触媒を適用し、この光触媒と接触、付
着または接近した無機性、有機性の物質を光触媒反応で
酸化、還元する光触媒反応技術が広く知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a photocatalyst that is activated by being excited by irradiation with short-wavelength light is applied, and a photocatalytic reaction that oxidizes or reduces an inorganic or organic substance in contact with, attached to, or in close proximity to the photocatalyst by a photocatalytic reaction. The technology is widely known.
【０００３】この光触媒の応用分野としては、例えば物
質の表面から汚れ成分を除去する洗浄、汚れ成分の付着
を防止する防汚、殺菌、脱臭、空気の清浄、排気処理、
水の清浄、排水処理、有機合成または有機分解反応の促
進、無機性、有機性の環境汚染物質の分解、さらには水
の分解による水素や酸素の発生など広く検討されてい
る。これらの応用分野は光励起されたときに生ずる強力
な光触媒の酸化力、還元力による光触媒反応、光触媒作
用を利用するものである。The application fields of this photocatalyst include, for example, cleaning for removing dirt components from the surface of a substance, antifouling for preventing adhesion of dirt components, sterilization, deodorization, air cleaning, exhaust treatment, etc.
It has been widely studied for water purification, wastewater treatment, promotion of organic synthesis or decomposition reaction, decomposition of inorganic and organic environmental pollutants, and generation of hydrogen and oxygen due to decomposition of water. These fields of application utilize the photocatalytic reaction and photocatalytic action due to the strong oxidizing power and reducing power of the photocatalyst generated upon photoexcitation.
【０００４】ところで、従来の技術では、例えば特開平
８−２９００５２号公報、特開平８−２９９７８６号公
報、特開平９−９４０号公報、特開平９−９４１号公
報、特開平９−３８５０３号公報等で開示されているよ
うに、光触媒を励起するための光源として、波長３６０
〜４００ｎｍの自然光または人工光の短波長光線を発す
るランプを、光触媒担持体の近傍等に別設設置してい
た。By the way, in the prior art, for example, JP-A-8-290052, JP-A-8-299786, JP-A-9-940, JP-A-9-941 and JP-A-9-38503. As disclosed in et al., As a light source for exciting a photocatalyst, a wavelength of 360
A lamp that emits a short-wavelength light of natural light or artificial light of ˜400 nm was separately installed near the photocatalyst carrier.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術のように、光触媒担持体と別設した光源を使
用した場合には、必ずしも高活性の光触媒反応が行えな
いものであった。However, when the light source provided separately from the photocatalyst carrier is used as in the above-mentioned prior art, the photocatalytic reaction with high activity cannot always be performed.
【０００６】すなわち、自然光やランプ型光源により光
触媒反応を進めるタイプの光触媒反応装置は、光の陰陽
のため、大きな触媒活性面積を得ることができない。つ
まり、同一方向から入射する光に対しては常に影になる
部分が生ずる。この影の部分は、触媒の利用率を低下さ
せ、直接触媒活性の低下につながるため、光触媒反応装
置の実用化を進める上での大きな課題の一つとなってい
た。That is, a photocatalytic reaction device of the type that promotes a photocatalytic reaction by natural light or a lamp-type light source cannot obtain a large catalytic activity area because of the light and shade of light. That is, there is always a portion that is shaded with respect to light incident from the same direction. The shaded area lowers the utilization rate of the catalyst and directly leads to a decrease in the catalytic activity, and thus has been one of the major problems in advancing the practical application of the photocatalytic reaction device.
【０００７】また、光触媒の光触媒反応をより活性に進
める光触媒装置において、防汚、殺菌、脱臭、空気の清
浄、排気処理、水の清浄、排水処理、水の分解、有機合
成または有機分解反応の促進、無機性、有機性の環境汚
染物質の分解など広く光触媒を実用化するためには、光
触媒反応をより活性に進める大きな触媒面積を有する触
媒モジュールが不可欠であると同時に、自然光や人工光
が十分に触媒表面に到達する構造を有する光触媒モジュ
ールを形成することが必要である。Further, in a photocatalyst device which promotes the photocatalytic reaction of the photocatalyst more, antifouling, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, organic synthesis or organic decomposition reaction In order to put the photocatalyst into practical use widely, such as promotion, decomposition of inorganic and organic environmental pollutants, a catalyst module with a large catalyst area that promotes the photocatalytic reaction to be more active is indispensable. It is necessary to form a photocatalyst module having a structure that reaches the catalyst surface sufficiently.
【０００８】しかしながら、波長３６０〜４００ｎｍの
自然光、または人工光の短波長光線を有効に触媒反応に
供給するための従来の触媒モジュールは必ずしも十分な
機能を有するものではなく、高効率な光触媒モジュール
の開発は光触媒反応を進める上で重要な因子の一つであ
った。光到達性が不良である触媒モジュールは自然光を
使用する場合、光利用効率の低下を引き起こし、光触媒
による分解反応は進まない。However, the conventional catalyst module for effectively supplying the short-wavelength light of the natural light or artificial light having a wavelength of 360 to 400 nm to the catalytic reaction does not always have a sufficient function, and it is a highly efficient photocatalytic module. Development was one of the important factors in promoting the photocatalytic reaction. When natural light is used, a catalyst module having poor light accessibility causes a decrease in light utilization efficiency, and the decomposition reaction by the photocatalyst does not proceed.
【０００９】また、人工光の短波長光線を使用する場
合、光触媒による分解反応を促進するため光強度の強い
光源や、広い光源面積が必要となり、電力効率の低下に
つながり、消費電力の増加の原因となっていた。これら
の点も、光触媒反応装置の実用化を進める上での大きな
課題の一つとなっていた。Further, when the artificial light having a short wavelength is used, a light source having a strong light intensity and a large light source area are required to promote the decomposition reaction by the photocatalyst, which leads to a decrease in power efficiency and an increase in power consumption. It was the cause. These points were also one of the major problems in advancing the practical application of the photocatalytic reaction device.
【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、別設の光源を使用する場合のように影になる部
分が生ずることがなく、触媒の利用率を向上させて触媒
活性を高めることができ、また余分な光強度の光源や広
い光源面積が必要なく分解反応を促進することができ、
それにより電力効率が向上でき、さらに消費電力の低減
等も図れる光触媒反応装置および光触媒反応方法を提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not cause a shadowed portion as in the case of using a separately provided light source, thereby improving the catalyst utilization rate and catalyst activity. In addition, the decomposition reaction can be promoted without the need for a light source with extra light intensity or a large light source area.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a photocatalytic reaction device and a photocatalytic reaction method capable of improving power efficiency and further reducing power consumption.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明では、光触媒担持体の部位で放電発光を起
こさせ、これにより当該光触媒担持体の部位に直接的な
光源を得ることに着目した。すなわち、光触媒担持体を
絶縁性物質で構成し、その表面に高電圧を印加した場
合、沿面放電が発生する。また、高電圧端子間では、別
にコロナ放電やアーク放電を発生することも可能であ
る。これらのいずれか、または両方の放電光を利用すれ
ば、光触媒担持体の部位に、直接光を発生させることが
できるので、光源を別設する必要がなくなる。光触媒担
持体を多孔質とすれば、その内部孔の表面部分でも沿面
放電光が発生する。また、コロナ放電光やアーク放電光
等の端子間放電光の場合も、光触媒担持体が多孔質であ
れば内部まで達する。そして、この光触媒担持体の内部
孔位置に粒子状の光触媒を存在させるとともに、その内
部孔に反応物質を通過させることによって、光触媒反応
を光触媒担持体の内部で直接的な光照射をもって、影の
発生となく効率よく進めることができる。端子間放電光
を利用する場合には、光触媒担持体が非多孔質であって
も、例えばそれを薄い板状で多数配置することによっ
て、光触媒反応を進めることができる。In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, discharge light emission is caused at the portion of the photocatalyst carrier, thereby obtaining a light source directly at the portion of the photocatalyst carrier. I focused on. That is, when the photocatalyst carrier is made of an insulating material and a high voltage is applied to its surface, creeping discharge occurs. It is also possible to separately generate corona discharge or arc discharge between the high voltage terminals. If one or both of these discharge lights are used, it is possible to directly generate light at the portion of the photocatalyst carrier, and it is not necessary to provide a light source separately. If the photocatalyst carrier is made porous, creeping discharge light is generated even on the surface of the inner hole. In the case of inter-terminal discharge light such as corona discharge light or arc discharge light, if the photocatalyst carrier is porous, it reaches the inside. Then, a photocatalyst in the form of particles is present at the position of the inner pores of the photocatalyst carrier, and a reactant is allowed to pass through the inner pores, so that the photocatalytic reaction is directly irradiated with light inside the photocatalyst carrier to produce shadows. You can proceed efficiently without any occurrence. When the discharge light between terminals is used, even if the photocatalyst carrier is non-porous, the photocatalytic reaction can be promoted by arranging a large number of thin catalyst plates.
【００１２】 以上の知見に基づき、請求項１の発明で
は、光触媒およびこの光触媒を担持する光触媒担持体
と、前記光触媒に光を照射する光源とを備え、前記光触
媒に接触、付着または接近した物質を光触媒反応によっ
て分解する光触媒反応装置において、前記光触媒担持体
を、電源に接続された高電圧端子間に配置し、この高電
圧端子への電流供給によって前記光触媒担持体の表面に
発生する沿面放電光を、前記光源とすることを特徴とす
る光触媒反応装置を提供する。Based on the above findings, the invention of claim 1 comprises a photocatalyst, a photocatalyst carrier carrying the photocatalyst, and a light source for irradiating the photocatalyst with light, and a substance contacting, adhering to or approaching the photocatalyst. In a photocatalytic reaction device for decomposing a photocatalytic reaction, the photocatalyst carrier is placed between high-voltage terminals connected to a power source, and current is supplied to the high-voltage terminals so that the surface of the photocatalyst carrier is creeping discharge light generated, providing a photocatalytic reaction device, characterized in that the light source.
【００１３】 請求項２の発明では、光触媒およびこの
光触媒を担持する光触媒担持体と、前記光触媒に光を照
射する光源とを備え、前記光触媒に接触、付着または接
近した物質を光触媒反応によって分解する光触媒反応装
置において、前記光触媒担持体を、電源に接続された高
電圧端子間に配置し、この高電圧端子への電流供給によ
って前記光触媒担持体部位に発生する端子間放電光を、
前記光源とすることを特徴とする光触媒反応装置。請求
項１記載の光触媒反応装置において、放電光は、光触媒
担持体に発生する沿面放電光または高電圧端子間に発生
する端子間放電光であることを特徴とする光触媒反応装
置を提供する。In the invention of claim 2, the photocatalyst and the photocatalyst
The photocatalyst carrier carrying the photocatalyst and the photocatalyst are illuminated with light.
And a light source for irradiating the same with the photocatalyst.
Photocatalytic reaction device that decomposes substances in close proximity by photocatalytic reaction
The photocatalyst carrier is connected to a power source.
Place it between the voltage terminals and supply the current to this high-voltage terminal.
Therefore, the inter-terminal discharge light generated in the photocatalyst carrier part,
A photocatalytic reaction device using the light source . The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the discharge light is a creeping discharge light generated on the photocatalyst carrier or an inter-terminal discharge light generated between high voltage terminals.
【００１４】請求項３の発明では、請求項１記載の光触
媒反応装置において、光触媒担持体は絶縁体であること
を特徴とする光触媒反応装置を提供する。According to a third aspect of the invention, there is provided the photocatalytic reaction device according to the first aspect, wherein the photocatalyst carrier is an insulator.
【００１５】請求項４の発明では、請求項３記載の光触
媒反応装置において、絶縁体は金属酸化物の焼結体、ガ
ラス、フッ素系樹脂またはプラスチックであることを特
徴とする光触媒反応装置を提供する。According to a fourth aspect of the invention, there is provided the photocatalytic reaction device according to the third aspect, wherein the insulator is a sintered body of metal oxide, glass, fluorine resin or plastic. To do.
【００１６】請求項５の発明では、請求項１記載の光触
媒反応装置において、光触媒担持体は焼結体であること
を特徴とする光触媒反応装置を提供する。According to a fifth aspect of the invention, there is provided the photocatalytic reaction device according to the first aspect, wherein the photocatalyst carrier is a sintered body.
【００１７】請求項６の発明では、請求項５記載の光触
媒反応装置において、焼結体は酸化アルミニウム、酸化
ジルコニウム、酸化珪素、酸化マグネシュウム、酸化チ
タンまたは酸化亜鉛の少なくとも１種類を含む化合物か
らなることを特徴とする光触媒反応装置を提供する。According to a sixth aspect of the present invention, in the photocatalytic reaction device according to the fifth aspect, the sintered body is made of a compound containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zinc oxide. A photocatalytic reaction device characterized by the above.
【００１８】請求項７の発明では、請求項５または６記
載の光触媒反応装置において、焼結体の気孔率は５０％
以上であることを特徴とする光触媒反応装置を提供す
る。なお、ここで、望ましくは、同気孔率を７５％以
上、９５％以下とする。気孔率が高いほど、多くの光触
媒を担持させて光触媒反応率を高めることができるが、
気孔率が高過ぎると担持体強度が低下するため、両面か
らの実際的利用性を考慮すると、前記範囲が好適なもの
となる。According to the invention of claim 7, in the photocatalytic reaction device of claim 5 or 6, the porosity of the sintered body is 50%.
Provided is a photocatalytic reaction device characterized by the above. Here, it is desirable that the porosity is 75% or more and 95% or less. The higher the porosity, the more photocatalyst can be loaded to increase the photocatalytic reaction rate.
If the porosity is too high, the strength of the carrier decreases, so the above range is preferable in consideration of the practical utility from both sides.
【００１９】請求項８の発明では、請求項１から７まで
のいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒
は、酸化チタンまたは酸化亜鉛を主成分とするものであ
り、光触媒担持体の表面に担持されていることを特徴と
する光触媒反応装置を提供する。ここで、光触媒は微粒
子状のものとすることが望ましい。これにより、従来技
術の触媒膜やビーズなどの粒状触媒に比して、大きな比
表面積を有するものとすることができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the photocatalytic reaction device according to any one of the first to seventh aspects, the photocatalyst contains titanium oxide or zinc oxide as a main component, and the photocatalyst-supporting surface has Provided is a photocatalytic reaction device which is supported. Here, the photocatalyst is preferably in the form of fine particles. As a result, it is possible to provide a catalyst having a large specific surface area as compared with the conventional catalyst membrane or granular catalyst such as beads.
【００２０】請求項９の発明では、請求項８記載の光触
媒反応装置において、光触媒担持体の表面には、さらに
白金、金、およびこれらの金属とその遷移元素との合金
から選ばれる少なくとも１種類を含む化合物が担持され
ていることを特徴とする光触媒反応装置を提供する。こ
れにより、一層光触媒反応を促進することができる。According to a ninth aspect of the invention, in the photocatalyst reaction device according to the eighth aspect, the surface of the photocatalyst carrier is further at least one selected from platinum, gold, and alloys of these metals and their transition elements. There is provided a photocatalytic reaction device in which a compound containing is supported. Thereby, the photocatalytic reaction can be further promoted.
【００２１】請求項１０の発明では、請求項１から９ま
でのいずれかに記載の光触媒反応装置において、光触媒
担持体は、反応用の物質を含む気相または液相の媒体が
流通する領域に配置されていることを特徴とする光触媒
反応装置を提供する。According to a tenth aspect of the invention, in the photocatalyst reaction device according to any one of the first to ninth aspects, the photocatalyst carrier is provided in a region in which a gas-phase or liquid-phase medium containing a reaction substance flows. Provided is a photocatalytic reactor characterized by being arranged.
【００２２】請求項１１の発明では、請求項１から１０
までのいずれかに記載の光触媒反応装置において、電源
は、高周波電源、パルス電源または高周波パルス電源で
あることを特徴とする光触媒反応装置を提供する。これ
らの電源により、好ましい放電光を発生させることがで
きる。特にパルス電源を用いた場合には、高エネルギの
放電光が効率的に得られる。According to the invention of claim 11, claims 1 to 10
In the photocatalytic reaction device according to any one of the above, there is provided a photocatalytic reaction device, wherein the power source is a high frequency power source, a pulse power source, or a high frequency pulse power source. With these power supplies, preferable discharge light can be generated. Especially when a pulse power source is used, high-energy discharge light can be efficiently obtained.
【００２３】請求項１２の発明では、請求項１から１０
までのいずれかに記載の光触媒反応装置において、電源
は高圧直流電源または高圧交流電源であることを特徴と
する光触媒反応装置を提供する。In the invention of claim 12, claims 1 to 10
In the photocatalytic reaction device according to any one of the above, there is provided a photocatalytic reaction device characterized in that the power supply is a high-voltage DC power supply or a high-voltage AC power supply.
【００２４】 請求項１３の発明では、光触媒担持体で
担持した光触媒に反応用の物質を接触、付着または接近
させ、前記物質を光触媒反応によって分解する光触媒反
応方法において、電源に接続された高電圧端子間に配置
した前記光触媒担持体の表面に沿面放電光を発生させ、
この沿面放電光を光源として前記光触媒反応を進めるこ
とを特徴とする光触媒反応方法提供する。In a thirteenth aspect of the present invention, in the photocatalytic reaction method of contacting, adhering or approaching a reaction substance to the photocatalyst supported by the photocatalyst carrier, and decomposing the substance by a photocatalytic reaction, a high voltage connected to a power source is used. Placed between terminals
To generate creeping discharge light to the surface of the photocatalyst carrier,
There is provided a photocatalytic reaction method characterized in that the photocatalytic reaction is advanced by using the surface discharge light as a light source .
【００２５】 請求項１４の発明では、光触媒担持体で
担持した光触媒に反応用の物質を接触、付着または接近
させ、前記物質を光触媒反応によって分解する光触媒反
応方法において、電源に接続された高電圧端子間に配置
した前記光触媒担持体部位に端子間放電光を発生させ、
この端子間放電光を光源として前記光触媒反応を進める
ことを特徴とする光触媒反応方法を提供する。In the invention of claim 14, the photocatalyst carrier is used.
Contacting, adhering or approaching the reaction material to the supported photocatalyst
Photocatalytic reaction that decomposes the substance by photocatalytic reaction.
According to the method, it is placed between high voltage terminals connected to the power supply.
The inter-terminal discharge light is generated at the photocatalyst carrier portion,
There is provided a photocatalytic reaction method characterized in that the photocatalytic reaction is advanced by using the discharge light between the terminals as a light source .
【００２６】請求項１５の発明では、請求項１３記載の
光触媒反応方法において、光触媒担持体として絶縁体を
使用することを特徴とする光触媒反応方法を提供する。The invention of claim 15 provides the photocatalytic reaction method according to claim 13, characterized in that an insulator is used as the photocatalyst carrier.
【００２７】請求項１６の発明では、請求項１５記載の
光触媒反応方法において、絶縁体として金属酸化物の焼
結体、ガラス、フッ素系樹脂またはプラスチックを使用
することを特徴とする光触媒反応方法を提供する。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the photocatalytic reaction method according to the fifteenth aspect, wherein a sintered body of metal oxide, glass, fluorine resin or plastic is used as an insulator. provide.
【００２８】請求項１７の発明では、請求項１３記載の
光触媒反応方法において、光触媒担持体として焼結体を
使用することを特徴とする光触媒反応方法を提供する。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the photocatalytic reaction method according to the thirteenth aspect, wherein a sintered body is used as the photocatalyst carrier.
【００２９】請求項１８の発明では、請求項１７記載の
光触媒反応方法において、焼結体として酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化マグネシュウ
ム、酸化チタンまたは酸化亜鉛の少なくとも１種類を含
む化合物を使用することを特徴とする光触媒反応方法を
提供する。According to the eighteenth aspect of the invention, in the photocatalytic reaction method according to the seventeenth aspect, a compound containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide or zinc oxide is used as the sintered body. A photocatalytic reaction method is provided.
【００３０】請求項１９の発明では、請求項１７または
１８記載の光触媒反応方法において、焼結体として、気
孔率が５０％以上のものを使用することを特徴とする光
触媒反応方法を提供する。The invention of claim 19 provides the photocatalytic reaction method according to claim 17 or 18, characterized in that a sintered body having a porosity of 50% or more is used.
【００３１】請求項２０の発明では、請求項１３から１
９までのいずれかに記載の光触媒反応方法において、光
触媒として、酸化チタンまたは酸化亜鉛を主成分とする
ものを使用することを特徴とする光触媒反応方法を提供
する。In the invention of claim 20, from claim 13 to 1
9. The photocatalytic reaction method according to any one of 9 to 9, wherein a photocatalyst containing titanium oxide or zinc oxide as a main component is used.
【００３２】請求項２１の発明では、請求項２０記載の
光触媒に加え、さらに白金、金、およびこれらの金属と
その遷移元素との合金から選ばれる少なくとも１種類を
含む化合物を使用することを特徴とする光触媒反応方法
を提供する。In the invention of claim 21, in addition to the photocatalyst of claim 20, a compound containing at least one selected from platinum, gold, and alloys of these metals and their transition elements is used. A method for photocatalytic reaction is provided.
【００３３】請求項２２の発明では、請求項１３から２
１までのいずれかに記載の光触媒反応方法において、放
電光として、高周波放電、パルス放電または高周波パル
ス放電により発生する放電光を使用することを特徴とす
る光触媒反応方法を提供する。According to the invention of claim 22, from claim 13 to 2
1. The photocatalytic reaction method according to any one of 1 to 1, wherein discharge light generated by high frequency discharge, pulse discharge or high frequency pulse discharge is used as discharge light.
【００３４】請求項２３の発明では、請求項１３から２
１までのいずれかに記載の光触媒反応方法において、放
電光として、高圧直流放電または高圧交流放電により発
生する放電光を使用することを特徴とする光触媒反応方
法を提供する。In the invention of claim 23, claims 13 to 2
1. The photocatalytic reaction method according to any one of 1 to 1, wherein discharge light generated by high-voltage DC discharge or high-voltage AC discharge is used as discharge light.
【００３５】請求項２４の発明では、請求項１３から２
３までのいずれかに記載の光触媒反応方法において、反
応用の物質を含む気相または液相の媒体を光触媒担持体
に流通させて光触媒反応を行わせ、それにより前記物質
を分解させることを特徴とする光触媒反応方法を提供す
る。In the invention of claim 24, claims 13 to 2
3. The photocatalytic reaction method according to any one of 3 to 3, wherein a gas phase or liquid phase medium containing a substance for reaction is circulated through the photocatalyst carrier to cause a photocatalytic reaction, thereby decomposing the substance. A method for photocatalytic reaction is provided.
【００３６】請求項２５の発明では、請求項２４記載の
方法を使用して、媒体中の不純物を分解により除去する
ことを特徴とする光触媒反応方法を提供する。この方法
は各種排液や排煙等に混入する汚染物質等の除去に有効
となる。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a photocatalytic reaction method characterized by using the method of the twenty-fourth aspect to remove impurities in the medium by decomposition. This method is effective for removing pollutants and the like that are mixed in various kinds of drainage and smoke.
【００３７】請求項２６の発明では、請求項１３から２
３までのいずれかに記載の光触媒反応方法において、水
または化合物を光触媒担持体に流通させ、光触媒反応に
より水または化合物の分解を行うことを特徴とする光触
媒反応方法を提供する。この方法は、工業的精製等に有
効に利用できる。According to the invention of claim 26, from claim 13 to 2
3. The photocatalytic reaction method according to any one of 3 to 3, wherein water or a compound is circulated through the photocatalyst carrier to decompose the water or the compound by a photocatalytic reaction. This method can be effectively used for industrial purification and the like.
【００３８】以上の本発明によれば、下記の作用効果が
奏される。According to the present invention described above, the following operational effects are exhibited.
【００３９】すなわち、従来多く用いられていた自然光
やランプ型光源を別設した場合には、光の陰陽のために
光触媒反応をより活性に進める大きな触媒面積を得るこ
とができず、触媒活性面積の不足により触媒活性の低下
につながり、光触媒の実用化を進める上で問題があっ
た。これに対し、本発明によれば、光触媒担持体の部位
で発生する放電光を直接に光源として光触媒反応を進め
るので、光の陰陽を低滅することができ、それによって
光触媒反応をより活性に進める大きな触媒活性面積を得
ることができる。That is, when the natural light or the lamp type light source, which has been widely used in the past, is separately provided, it is not possible to obtain a large catalyst area for further promoting the photocatalytic reaction due to the positive and negative light, so that the catalyst active area is increased. The lack of water leads to a decrease in catalytic activity, which is a problem in advancing the practical use of photocatalysts. On the other hand, according to the present invention, the discharge light generated at the site of the photocatalyst carrier is directly used as the light source to advance the photocatalytic reaction, so that the yin and yang of the light can be reduced, and thereby the photocatalytic reaction can be made more active. A large catalytic active area can be obtained.
【００４０】また、従来では光触媒を薄膜法で形成する
触媒膜や、ビーズなどの粒状触媒としていたことから、
比表面積が一定以下でありまた、比較的大きく陰影が大
きく現れ易かったところ、本発明では、多孔質の焼結性
等の内部孔等の表面に例えば微粒子状の酸化チタン等の
光触媒を担持することにより、薄膜法で形成する触媒膜
やビーズなどの粒状触媒と比較してさらに大きな比表面
積を得ることができ、しかも陰影が縮小できる。加え
て、光触媒担持体の内部孔表面で直接的な放電光の照射
が行われることで、光触媒反応を極めて高い活性のもと
で行えるようになる。Further, in the past, since the photocatalyst was a catalyst film formed by a thin film method or a granular catalyst such as beads,
The specific surface area is not more than a certain value, and relatively large shadows are likely to appear. In the present invention, a photocatalyst such as particulate titanium oxide is carried on the surface of the internal pores such as porous sinterability. As a result, a larger specific surface area can be obtained as compared with a catalyst film formed by the thin film method or a granular catalyst such as beads, and the shadow can be reduced. In addition, since the discharge light is directly irradiated on the surface of the inner hole of the photocatalyst carrier, the photocatalytic reaction can be performed with extremely high activity.
【００４１】なお、本発明では、光触媒活性を有する光
触媒として一般的な酸化チタンの他、使用環境を限定す
ることによって、他の光触媒、例えば酸化亜鉛や硫化カ
ドニウム、硫化亜鉛等を広く適用することで用途の拡大
が図れるものである。In the present invention, in addition to titanium oxide which is generally used as a photocatalyst having photocatalytic activity, other photocatalysts such as zinc oxide, cadmium sulfide and zinc sulfide can be widely applied by limiting the use environment. The application can be expanded.
【００４２】このように、本発明によれば、例えば防
汚、殺菌、脱臭、空気の清浄、排気処理、水の清浄、排
水処理、水の分解、有機合成または有機分解反応の促
進、無機性、有機性の環境汚染物質の分解などの分野
で、広く光触媒の実用化を達成すことが可能となる。Thus, according to the present invention, for example, antifouling, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, organic synthesis or organic decomposition reaction promotion, inorganicity In the fields such as decomposition of organic environmental pollutants, it is possible to achieve practical use of photocatalysts widely.
【００４３】そしてこの場合、本発明によれば、光触媒
担持体部位での放電光により直接的な光源を得て反応に
必要な光を触媒表面に容易かつ確実に到達させ、光触媒
の光触媒反応をより活性に進めることができるので、余
分な光強度の光源や広い光源面積が必要なく分解反応を
促進することができ、それにより電力効率が向上でき、
さらに消費電力の低減等も図れるようになる。In this case, according to the present invention, the discharge light at the photocatalyst-supporting member site provides a direct light source to allow the light necessary for the reaction to reach the surface of the catalyst easily and surely, thereby promoting the photocatalytic reaction of the photocatalyst. Since it can proceed more actively, the decomposition reaction can be promoted without the need for a light source with extra light intensity or a large light source area, which can improve power efficiency,
Further, it becomes possible to reduce power consumption.
【００４４】さらに、上述した防汚、殺菌、脱臭、空気
の清浄、排気処理、水の清浄、排水処理、水の分解、有
機合成または有機分解反応の促進、無機性、有機性の環
境汚染物質の分解などの分野において、光触媒装置が機
能する雰囲気は、いわば、腐食環境であり、この雰囲気
のもとで放電を行なう焼結体には、光触媒を担持する構
造材としての機能が必要となる。この場合、従来では光
触媒担持体として、紙系材料、木製パルプ系材料、プラ
スチック系材料、及び金属系材料等が適用され、その使
用環境がそれぞれ限定されるものであったのに対し、本
発明では光触媒担持体として金属酸化物等の焼結体、す
なわち耐熱性、耐酸性、耐塩基性等に優れた特性をもつ
セラミックスを適用することで、各種の使用環境におい
ても腐食を防止もしくは大幅に抑制することができ、光
触媒担持体として必要とされる機能を長期間に亘って維
持することが可能となる。Further, the above-mentioned antifouling, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, organic synthesis or organic decomposition reaction promotion, inorganic or organic environmental pollutants In fields such as the decomposition of a photocatalyst, the atmosphere in which the photocatalyst device functions is, so to speak, a corrosive environment, and the sintered body that discharges under this atmosphere needs to function as a structural material that supports the photocatalyst. . In this case, conventionally, a paper-based material, a wood pulp-based material, a plastic-based material, a metal-based material, or the like has been applied as the photocatalyst carrier, and the use environment thereof has been limited, respectively. Therefore, by applying a sintered body such as a metal oxide as a photocatalyst support, that is, a ceramic having excellent heat resistance, acid resistance, and basic resistance, it is possible to prevent or significantly prevent corrosion even in various usage environments. It can be suppressed, and the function required as the photocatalyst carrier can be maintained for a long period of time.
【００４５】[0045]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００４６】図１〜図３は、本発明の一実施形態を示し
ている。図１は、沿面放電光を使用する光触媒反応装置
を示す構成図である。図２および図３は、沿面放電光の
発生状態を模式的に示す作用説明図である。1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram showing a photocatalytic reaction device that uses creeping discharge light. FIG. 2 and FIG. 3 are operation explanatory views schematically showing the generation state of the creeping discharge light.
【００４７】図１に示すように、本実施形態の光触媒反
応装置では、光触媒担持体としてブロック状の多孔質の
焼結体１を適用し、これを高電圧端子２間に配置してあ
る。この高電圧端子２には、電源３が配線４を介して接
続されている。そして、焼結体１は、反応用の物質を含
む気相または液相の媒体５が流通する流路６内に配置さ
れている。なお、図１では流路６を一つだけ示してある
が、実際的には多数の管を並列的に配置したマニホール
ド型として構成される。As shown in FIG. 1, in the photocatalytic reaction device of this embodiment, a block-shaped porous sintered body 1 is applied as a photocatalyst carrier, and this is arranged between the high voltage terminals 2. A power supply 3 is connected to the high voltage terminal 2 via a wiring 4. Then, the sintered body 1 is arranged in a flow path 6 in which a gas-phase or liquid-phase medium 5 containing a reaction substance flows. Although only one flow path 6 is shown in FIG. 1, it is actually configured as a manifold type in which many tubes are arranged in parallel.
【００４８】光触媒担持体としての焼結体１は、酸化ア
ルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化マグネ
シュウム、酸化チタンまたは酸化亜鉛の少なくとも１種
類を含む化合物からなり、焼結体１の気孔率は７５％以
上、９５％以下の範囲のものとされている。The sintered body 1 as the photocatalyst carrier is made of a compound containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zinc oxide, and the sintered body 1 has a porosity of 75. % And 95% or less.
【００４９】この焼結体１に担持される光触媒は、焼結
体１の内部孔に担持される微粒子状のもので、例えば酸
化チタンまたは酸化亜鉛を主成分とするものが適用され
る。なお、反応用の物質等によっては光触媒反応促進の
ために、これらの光触媒とともに、白金、金、およびこ
れらの金属とその遷移元素との合金から選ばれる少なく
とも１種類を含む化合物を担持させてもよい。The photocatalyst supported on the sintered body 1 is in the form of fine particles supported on the inner pores of the sintered body 1, and for example, one containing titanium oxide or zinc oxide as a main component is applied. Depending on the reaction substance or the like, in order to promote the photocatalytic reaction, a compound containing at least one selected from platinum, gold, and alloys of these metals and their transition elements may be supported together with these photocatalysts. Good.
【００５０】流路管６に流通する媒体５としては、例え
ば窒素（Ｎ2 ）、Ｎ、Ｎイオンや水（Ｈ2 Ｏ）などの分
子、Ｎ、Ｎイオン等を含むものである。これらの媒体５
の適用によって、確実に放電光を発生させることができ
る。The medium 5 flowing through the flow pipe 6 contains, for example, molecules of nitrogen (N 2 ), N, N ions and water (H 2 O), N, N ions and the like. These media 5
By applying, it is possible to reliably generate discharge light.
【００５１】また、電源３には、高周波電源、パルス電
源または高周波パルス電源、あるいは高圧直流電源また
は高圧交流電源が適用される。高周波電源の場合には、
例えば周波数１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電流が供給
される。パルス電源または高周波パルス電源の場合に
は、幅広いパルス波の範囲でパルス電流を選択的に発生
できるものが適用される。高圧直流電源または高圧交流
電源の場合には、１ＫＶＶ以上、例えば１０ＫＶ以上の
高圧電流が供給される。As the power source 3, a high frequency power source, a pulse power source or a high frequency pulse power source, or a high voltage DC power source or a high voltage AC power source is applied. In case of high frequency power supply,
For example, a high frequency current having a frequency of 13.56 MHz or higher is supplied. In the case of a pulse power supply or a high frequency pulse power supply, a power supply that can selectively generate a pulse current in a wide pulse wave range is applied. In the case of a high-voltage DC power supply or a high-voltage AC power supply, a high-voltage current of 1 KVV or higher, for example 10 KV or higher, is supplied.
【００５２】しかして、本実施形態では、図１に矢印で
示すように、反応用物質を含む気相または液相の媒体５
を流路６内に供給し、焼結体１に通過させる。そして、
この場合、電源３から高電圧端子２間に高圧電流を印加
することによって、高電圧端子２と焼結体１との間で沿
面放電を発生させ、その放電光によって光触媒反応を行
わせ、それにより前記物質を分解させる。Therefore, in the present embodiment, as shown by the arrow in FIG. 1, the gas-phase or liquid-phase medium 5 containing the reaction substance.
Is supplied into the flow path 6 and passed through the sintered body 1. And
In this case, by applying a high-voltage current from the power source 3 to the high-voltage terminal 2, a creeping discharge is generated between the high-voltage terminal 2 and the sintered body 1, and a photocatalytic reaction is caused by the discharge light. To decompose the substance.
【００５３】図２は、焼結体１を三次元的な織維状に構
成した場合を例として、内部孔１ａの表面部分において
沿面放電光７が発生する様子を示している。本実施形態
では、一つの内部孔１ａを含む単位胞の大きさを、直径
が約１〜５ｍｍとしてある。そして、この織維状の焼結
体１の表面に、光触媒活性を示す光触媒の微粒子が担持
されている。このような構成の繊維状の焼結体１におい
て、各内部孔１ａの表面間で沿面放電光７がそれぞれ発
生する。この沿面放電光７は、気相、液相雰囲気の媒体
５が、窒素（Ｎ2 ）、Ｎ、Ｎイオンや水（Ｈ2 Ｏ）など
の分子、Ｎ、Ｎイオンを含むものであり、励起されたこ
れらの分子、原子、イオン等がエネルギ準位の低い方向
へ遷移する時に生ずる放電光に、光触媒を活性化させる
例えば波長３６０〜４００ｎｍの光を含むものとして設
定される。このような沿面放電光７が、焼結体１の内部
表面の個々の場所に発生して、内部孔７の周囲を照射す
る。したがって、影の発生等は殆ど生じない。FIG. 2 shows how the creeping discharge light 7 is generated at the surface portion of the internal hole 1a by taking the case where the sintered body 1 is formed in a three-dimensional textile form as an example. In this embodiment, the size of the unit cell including one internal hole 1a is about 1 to 5 mm in diameter. Then, on the surface of the fibrous sintered body 1, fine particles of photocatalyst exhibiting photocatalytic activity are carried. In the fibrous sintered body 1 having such a configuration, the creeping discharge light 7 is generated between the surfaces of the inner holes 1a. The creeping discharge light 7 is generated when the medium 5 in a gas phase or liquid phase atmosphere contains molecules such as nitrogen (N 2 ), N, N ions and water (H 2 O), N, N ions, and is excited. The discharge light generated when these generated molecules, atoms, ions, etc. transition to the direction of lower energy level is set to include light having a wavelength of 360 to 400 nm for activating the photocatalyst. Such creeping discharge light 7 is generated at each location on the inner surface of the sintered body 1 and irradiates the periphery of the inner hole 7. Therefore, almost no shadow is generated.
【００５４】図３は、さらに図２を拡大して、焼結体１
の一つ内部孔１ａの表面に担持された微粒子状の光触媒
８間で発生する沿面放電光７の様子を示している。この
図３に示すように、焼結体１を構成する焼結体織維の一
部または全ての表面には、酸化チタンに代表される光触
媒粒子８が担持されており、これらの光触媒８間におい
て直接的に沿面放電光７が発生し、この沿面放電光７に
より光触媒が活性化され、媒体５に含まれる物質、例え
ば不純物を酸化、還元等の反応によって分解させること
ができる。FIG. 3 is an enlarged view of FIG.
1 shows the state of the creeping discharge light 7 generated between the photocatalysts 8 in the form of fine particles carried on the surface of the inner hole 1a. As shown in FIG. 3, photocatalyst particles 8 represented by titanium oxide are carried on a part or all of the surfaces of the sintered body fibers constituting the sintered body 1. In the above, the creeping discharge light 7 is directly generated, the photocatalyst is activated by this creeping discharge light 7, and the substance contained in the medium 5, for example, impurities can be decomposed by reactions such as oxidation and reduction.
【００５５】なお、反応用の物質として、水または化合
物自体を適用し、これらを光触媒担持体としての焼結体
１に流通させ、光触媒反応により水または化合物の分解
を行うことも可能である。水の場合には、水素、酸素等
の構成物質を精製することができる。化合物の場合に
は、それらの化学組成分子への分解が可能である。It is also possible to apply water or the compound itself as the reaction substance, and circulate the water or the compound in the sintered body 1 as the photocatalyst carrier to decompose the water or the compound by the photocatalytic reaction. In the case of water, constituent substances such as hydrogen and oxygen can be purified. In the case of compounds, their decomposition into chemically composed molecules is possible.
【００５６】以上の本実施形態によれば、高周波放電、
パルス放電、高周波パルス放電、高圧直流放電、高圧交
流放電による放電光に含まれる波長３６０〜４００ｎｍ
の短波長光線の照射によって励起されて活性化する光触
媒により、これと接触、付着又は接近した無機性、有機
性の物質を光触媒反応で酸化、還元することができる。
この場合、光触媒は、汚れ成分を除去する洗浄、汚れ成
分の付着を防止する防汚、殺菌、脱臭、空気の清浄、排
気処理、水の清浄、排水処理、水の分解、有機合成また
は有機分解反応の促進、無機性、有機性の環境汚染物質
の分解など広く応用することができる。According to the present embodiment described above, high frequency discharge,
Wavelengths of 360 to 400 nm included in the discharge light by pulse discharge, high frequency pulse discharge, high-voltage DC discharge, and high-voltage AC discharge
The photocatalyst that is excited and activated by the irradiation with the short-wavelength light can oxidize and reduce an inorganic or organic substance that comes into contact with, adheres to, or approaches the photocatalyst.
In this case, the photocatalyst is cleaning to remove dirt components, antifouling to prevent dirt components from adhering, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, organic synthesis or organic decomposition. It can be widely applied to promote reaction, decompose inorganic and organic environmental pollutants.
【００５７】これらの応用分野は光励起されたときに生
ずる強力な光触媒の酸化力、還元力による光触媒反応、
光触媒作用によるものである。例えば、短波長光線を照
射した前記光触媒は、空気中の酸素（Ｏ2 ）、又は水に
溶存している酸素を活性化し、オゾン（Ｏ3 ）又は活性
酸素（Ｏ）を発生し、空気中に含まれるかび類、細菌
類、トリハロメタン等の有機塩素化合物、や内分泌撹乱
化学物質（いわゆる環境ホルモン）を酸化分解し、脱
臭、脱色、殺菌、または消毒作用を行う。These fields of application are the photocatalytic reaction due to the strong oxidizing power and reducing power of the photocatalyst generated when photoexcited.
This is due to photocatalysis. For example, the photocatalyst irradiated with short-wavelength light activates oxygen (O 2 ) in the air or oxygen dissolved in water to generate ozone (O 3 ) or active oxygen (O), It oxidizes and decomposes molds, bacteria, organochlorine compounds such as trihalomethanes, and endocrine disrupting chemicals (so-called environmental hormones) contained in to deodorize, decolorize, sterilize, or disinfect.
【００５８】そして、本実施形態においては、短波長光
線の照射により励起された光触媒が、例えば水（Ｈ
2 Ｏ）の分解に高い活性を示し、水を分解して活性酸素
（Ｏ）と水素（Ｈ2 ）とを発生する。更に、環境浄化材
料として、空気中または排水中に含まれている有機ハロ
ゲン化合物、例えばトリクロロエチレン（ＴＣＥ)、テト
ラクロロエチレン（ＰＣＥ）等の揮発性有機溶剤類、農
薬、例えばペンタゾン等の除草剤、ＤＥＰ等の殺虫剤、
ＤＤＰＶ等の有機燐農薬、有害無機化合物、例えばシア
ン、６価クロム等のような環境汚染物質の分解、及び内
分泌撹乱化学物質に効果を示した。In the present embodiment, the photocatalyst excited by the irradiation of short wavelength light is, for example, water (H
It shows high activity for the decomposition of 2 O) and decomposes water to generate active oxygen (O) and hydrogen (H 2 ). Further, as environmental purification materials, organic halogen compounds contained in air or waste water, for example, volatile organic solvents such as trichlorethylene (TCE) and tetrachlorethylene (PCE), pesticides, herbicides such as pentazone, DEP, etc. Insecticide,
It showed effects on organophosphorus pesticides such as DDPV, harmful inorganic compounds, decomposition of environmental pollutants such as cyanide and hexavalent chromium, and endocrine disrupting chemicals.
【００５９】図４は、本発明の他の実施形態を示してい
る。この図４の実施形態では、前記実施形態における沿
面放電に加えて、高電圧端子２間ででコロナ放電または
アーク放電等の端子間放電を発生させ、その端子間放電
光も使用するものである。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 4, in addition to the creeping discharge in the embodiment, inter-terminal discharge such as corona discharge or arc discharge is generated between the high voltage terminals 2, and the inter-terminal discharge light is also used. .
【００６０】すなわち、この実施形態では、高電圧端子
２が複数の突起２ａを有する構成とし、電圧印加によっ
て高電圧端子２の突起２ａ間に端子間放電を起こさせ、
これによって発生する端子間放電光９をも、光源として
使用するようにしている。なお、光触媒担持体として
は、例えば前記実施形態と同様の焼結体１を幅狭な構成
として複数、間隔的に配置している。That is, in this embodiment, the high-voltage terminal 2 has a plurality of projections 2a, and a voltage is applied to cause inter-terminal discharge between the projections 2a of the high-voltage terminal 2,
The inter-terminal discharge light 9 generated by this is also used as a light source. As the photocatalyst carrier, for example, a plurality of sintered bodies 1 similar to those in the above-described embodiment are arranged in a narrow configuration at intervals.
【００６１】これにより、各焼結体１においては、前記
実施形態で説明した沿面放電光７が発生するとともに、
さらに端子間放電光９も発生することにより、これら両
放電光７，９とも光源として使用される。したがって、
このような構成のもとでは、沿面放電光７に加えて、さ
らに端子間放電光９を光源として焼結体１の部位で発生
させることができ、光触媒反応を２種類の光源を利用し
て行うことができる。As a result, in each sintered body 1, the creeping discharge light 7 described in the above embodiment is generated, and
Further, by generating inter-terminal discharge light 9, both of these discharge lights 7, 9 are used as a light source. Therefore,
Under such a configuration, in addition to the creeping discharge light 7, inter-terminal discharge light 9 can be used as a light source to be generated at the site of the sintered body 1, and the photocatalytic reaction can be performed by using two types of light sources. It can be carried out.
【００６２】なお、以上の実施形態のほか、本発明では
光触媒担持体として、焼結体以外の各種絶縁体、例えば
金属酸化物の焼結体、ガラス、フッ素系樹脂またはプラ
スチック等を適用することもできる。この絶縁体として
は、多孔質以外の構成のものも適用できる。その場合に
は、例えば絶縁体を薄い板状として複数積層し、その間
に媒体を流通させるとともに、各部位で端子間放電光を
発生させるようにして適用することができる。In addition to the above-described embodiments, in the present invention, as the photocatalyst carrier, various insulators other than the sintered body, for example, a sintered body of metal oxide, glass, fluorine resin, plastic or the like may be applied. You can also As the insulator, a material having a structure other than porous can be applied. In this case, for example, a plurality of insulators may be laminated in the form of thin plates, the medium may be circulated therebetween, and the inter-terminal discharge light may be generated at each site.
【００６３】以上の実施形態の構成よれば、従来多く用
いられていた自然光やランプ型光源を別設した場合と異
なり、光の陰陽のために光触媒反応をより活性に進める
大きな触媒面積を得ることができないという問題を解決
することができる。すなわち、光触媒担持体の部位で発
生する放電光を直接に光源として光触媒反応を進めるの
で、光の陰陽を低滅することができ、それによって光触
媒反応をより活性に進める大きな触媒活性面積を得るこ
とができる。According to the structure of the above embodiment, a large catalyst area for promoting the photocatalytic reaction more actively due to the positive and negative light is provided, unlike the case where a natural light or a lamp-type light source which has been widely used conventionally is separately provided. You can solve the problem that you can not. That is, since the photocatalytic reaction is directly promoted by using the discharge light generated at the photocatalyst support as a light source, it is possible to reduce the yin and yang of the light, thereby obtaining a large catalytic active area for further promoting the photocatalytic reaction. it can.
【００６４】また、従来では光触媒を薄膜法で形成する
触媒膜や、ビーズなどの粒状触媒としていたことから、
比表面積が一定以下であり、比較的大きく陰影が大きく
現れ易かったところ、前記実施形態では、多孔質の焼結
性等の内部孔等の表面に例えば微粒子状の酸化チタン等
の光触媒を担持することにより、薄膜法で形成する触媒
膜やビーズなどの粒状触媒と比較してさらに大きな比表
面積を得ることができ、しかも陰影が縮小できる。加え
て、光触媒担持体の内部孔表面で直接的な放電光の照射
が行われることで、光触媒反応を極めて高い活性のもと
で行えるようになる。Further, in the past, the photocatalyst was a catalyst film formed by a thin film method or a granular catalyst such as beads,
Where the specific surface area is less than a certain level and a relatively large shade is likely to appear, in the above-described embodiment, a photocatalyst such as particulate titanium oxide is carried on the surface of the internal pores such as porous sinterability. As a result, a larger specific surface area can be obtained as compared with a catalyst film formed by the thin film method or a granular catalyst such as beads, and the shadow can be reduced. In addition, since the discharge light is directly irradiated on the surface of the inner hole of the photocatalyst carrier, the photocatalytic reaction can be performed with extremely high activity.
【００６５】なお、本発明では、光触媒活性を有する光
触媒として一般的な酸化チタンの他、使用環境を限定す
ることによって、他の光触媒、例えば酸化亜鉛や硫化カ
ドニウム、硫化亜鉛等を広く適用することで用途の拡大
も図れる。In the present invention, in addition to titanium oxide which is generally used as a photocatalyst having photocatalytic activity, other photocatalysts such as zinc oxide, cadmium sulfide and zinc sulfide can be widely applied by limiting the use environment. Can also be used for expanded applications.
【００６６】そして、例えば防汚、殺菌、脱臭、空気の
清浄、排気処理、水の清浄、排水処理、水の分解、有機
合成または有機分解反応の促進、無機性、有機性の環境
汚染物質の分解などの分野で、広く光触媒の実用化を達
成すことが可能となり、この場合、光触媒担持体部位で
の放電光により直接的な光源を得て反応に必要な光を触
媒表面に容易かつ確実に到達させ、光触媒の光触媒反応
をより活性に進めることができるので、余分な光強度の
光源や広い光源面積が必要なく分解反応を促進すること
ができ、それにより電力効率が向上でき、さらに消費電
力の低減等も図れるようになる。Then, for example, antifouling, sterilization, deodorization, air purification, exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, organic synthesis or promotion of organic decomposition reaction, inorganic or organic environmental pollutant In fields such as decomposition, it is possible to achieve a wide range of practical applications of photocatalysts. In this case, the discharge light at the photocatalyst support site provides a direct light source and the light required for the reaction can be easily and reliably generated on the catalyst surface. Since the photocatalytic reaction of the photocatalyst can be made more active, the decomposition reaction can be promoted without the need of a light source with extra light intensity or a large light source area, thereby improving power efficiency and consuming more power. It is possible to reduce power consumption.
【００６７】さらに、防汚、殺菌、脱臭、空気の清浄、
排気処理、水の清浄、排水処理、水の分解、有機合成ま
たは有機分解反応の促進、無機性、有機性の環境汚染物
質の分解などの分野において、光触媒装置が機能する雰
囲気は、いわば、腐食環境であり、この雰囲気のもとで
放電を行なう焼結体には、光触媒を担持する構造材とし
ての機能が必要となる。この場合、従来では光触媒担持
体として、紙系材料、木製パルプ系材料、プラスチック
系材料、及び金属系材料等が適用され、その使用環境が
それぞれ限定されるものであったのに対し、前記実施形
態では光触媒担持体として金属酸化物等の焼結体、すな
わち耐熱性、耐酸性、耐塩基性等に優れた特性をもつセ
ラミックスを適用することで、各種の使用環境において
も腐食を防止もしくは大幅に抑制することができ、光触
媒担持体として必要とされる機能を長期間に亘って維持
することが可能となる。Furthermore, antifouling, sterilization, deodorization, air cleaning,
In the fields of exhaust treatment, water purification, wastewater treatment, water decomposition, promotion of organic synthesis or organic decomposition reactions, decomposition of inorganic and organic environmental pollutants, the atmosphere in which the photocatalytic device functions is, so to speak, corrosion. The sintered body, which is an environment and discharges in this atmosphere, needs to function as a structural material that carries a photocatalyst. In this case, conventionally, a paper-based material, a wood pulp-based material, a plastic-based material, a metal-based material, or the like has been applied as the photocatalyst carrier, and the use environment thereof has been limited. In the form, by applying a sintered body such as a metal oxide as a photocatalyst support, that is, a ceramic having excellent properties such as heat resistance, acid resistance, and base resistance, corrosion can be prevented or significantly reduced even in various usage environments. Therefore, the function required as the photocatalyst carrier can be maintained for a long period of time.
【００６８】[0068]
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、別設の光源を使用する場合のように影になる部分が
生ずることがなく、触媒の利用率を向上させて触媒活性
を高めることができ、また余分な光強度の光源や広い光
源面積が必要なく分解反応を促進することができ、それ
により電力効率が向上でき、さらに消費電力の低減等も
図れる光触媒反応装置および光触媒反応方法を提供する
ことができる。As described above in detail, according to the present invention, there is no shadow portion as in the case of using a separate light source, and the catalyst utilization rate is improved by improving the catalyst utilization rate. The photocatalytic reaction device and the photocatalyst that can improve the power consumption and can promote the decomposition reaction without the need for a light source with an extra light intensity or a large light source area, thereby improving the power efficiency and further reducing the power consumption. A reaction method can be provided.
【００６９】[0069]
【００７０】[0070]
【図１】本発明の一実施形態による光触媒反応装置を示
す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a photocatalytic reaction device according to an embodiment of the present invention.
【００７１】[0071]
【図２】前記実施形態の作用を模式的に示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the operation of the embodiment.
【００７２】[0072]
【図３】図２をさらに拡大して示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing FIG. 2 in a further enlarged manner.
【００７３】[0073]
【図４】本発明の他の実施形態による光触媒反応装置を
示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a photocatalytic reaction device according to another embodiment of the present invention.
【００７４】[0074]
１ 焼結体（光触媒担持体） １ａ 内部孔 ２ 高電圧端子 ２ａ 突起 ３ 電源 ４ 配線 ５ 媒体 ６ 流路 ７ 沿面放電光 ８ 粒子状の光触媒 ９ 端子間放電光 1 Sintered body (photocatalyst support) 1a Internal hole 2 High voltage terminal 2a protrusion 3 power supplies 4 wiring 5 medium 6 channels 7 Surface discharge light 8 Particulate photocatalyst Discharge light between 9 terminals
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/30 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ (72)発明者 玉川 徹 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 市橋 利夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 平７−60058（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−15143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 19/12 A61L 9/20 B01D 53/86 C02F 1/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C02F 1/30 B01D 53/36 J (72) Inventor Toru Tamagawa 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Corporation Keihin Business Office (72) Inventor Toshio Ichihashi 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Corporation Keihin Business Office (56) Reference JP-A-7-60058 (JP, A) JP-A-6- 15143 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B01J 19/12 A61L 9/20 B01D 53/86 C02F 1/30
Claims (26)
担持体と、前記光触媒に光を照射する光源とを備え、前
記光触媒に接触、付着または接近した物質を光触媒反応
によって分解する光触媒反応装置において、前記光触媒
担持体を、電源に接続された高電圧端子間に配置し、こ
の高電圧端子への電流供給によって前記光触媒担持体の
表面に発生する沿面放電光を、前記光源とすることを特
徴とする光触媒反応装置。1. A photocatalytic reaction device comprising a photocatalyst, a photocatalyst carrier carrying the photocatalyst, and a light source for irradiating the photocatalyst with light, and decomposing a substance in contact with, attached to, or approaching the photocatalyst by a photocatalytic reaction, said photocatalyst carrier, disposed between the high voltage terminal connected to a power supply, the photocatalyst carrier by the current supply to the high voltage terminal
Creeping discharge light generated on the surface, a photocatalytic reaction device, characterized in that the light source.
担持体と、前記光触媒に光を照射する光源とを備え、前
記光触媒に接触、付着または接近した物質を光触媒反応
によって分解する光触媒反応装置において、前記光触媒
担持体を、電源に接続された高電圧端子間に配置し、こ
の高電圧端子への電流供給によって前記光触媒担持体部
位に発生する端子間放電光を、前記光源とすることを特
徴とする光触媒反応装置。2. A photocatalyst and a photocatalyst carrying the photocatalyst.
A carrier and a light source for irradiating the photocatalyst with light,
Photocatalytic reaction of substances that come into contact with, adhere to or come close to the photocatalyst
In a photocatalytic reactor that decomposes by
Place the carrier between the high voltage terminals connected to the
The photocatalyst carrier part is provided by supplying an electric current to the high voltage terminal of the
A photocatalytic reaction device , wherein the inter-terminal discharge light generated at a position is used as the light source .
て、光触媒担持体は絶縁体であることを特徴とする光触
媒反応装置。3. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the photocatalyst carrier is an insulator.
て、絶縁体は金属酸化物の焼結体、ガラス、フッ素系樹
脂またはプラスチックであることを特徴とする光触媒反
応装置。4. The photocatalytic reaction device according to claim 3, wherein the insulator is a sintered body of metal oxide, glass, fluorine resin or plastic.
て、光触媒担持体は焼結体であることを特徴とする光触
媒反応装置。5. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the photocatalyst carrier is a sintered body.
て、焼結体は酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸
化珪素、酸化マグネシュウム、酸化チタンまたは酸化亜
鉛の少なくとも１種類を含む化合物からなることを特徴
とする光触媒反応装置。6. The photocatalytic reaction device according to claim 5, wherein the sintered body is made of a compound containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zinc oxide. Photocatalytic reactor.
において、焼結体の気孔率は５０％以上であることを特
徴とする光触媒反応装置。7. The photocatalytic reaction device according to claim 5, wherein the sintered body has a porosity of 50% or more.
光触媒反応装置において、光触媒は、酸化チタンまたは
酸化亜鉛を主成分とするものであり、光触媒担持体の表
面に担持されていることを特徴とする光触媒反応装置。8. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the photocatalyst contains titanium oxide or zinc oxide as a main component and is carried on the surface of the photocatalyst carrier. A photocatalytic reaction device characterized by:
て、光触媒担持体の表面には、さらに白金、金、および
これらの金属とその遷移元素との合金から選ばれる少な
くとも１種類を含む化合物が担持されていることを特徴
とする光触媒反応装置。9. The photocatalyst reaction device according to claim 8, wherein a compound containing at least one selected from platinum, gold, and alloys of these metals and their transition elements is further carried on the surface of the photocatalyst carrier. A photocatalytic reaction device characterized in that
の光触媒反応装置において、光触媒担持体は、反応用の
物質を含む気相または液相の媒体が流通する領域に配置
されていることを特徴とする光触媒反応装置。10. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the photocatalyst carrier is arranged in a region in which a gas-phase or liquid-phase medium containing a substance for reaction flows. A photocatalytic reaction device characterized by:
載の光触媒反応装置において、電源は、高周波電源、パ
ルス電源または高周波パルス電源であることを特徴とす
る光触媒反応装置。11. The photocatalytic reaction device according to claim 1, wherein the power source is a high frequency power source, a pulse power source or a high frequency pulse power source.
載の光触媒反応方法において、電源は高圧直流電源また
は高圧交流電源であることを特徴とする光触媒反応装
置。12. The photocatalytic reaction method according to claim 1, wherein the power source is a high-voltage DC power source or a high-voltage AC power source.
の物質を接触、付着または接近させ、前記物質を光触媒
反応によって分解する光触媒反応方法において、電源に
接続された高電圧端子間に配置した前記光触媒担持体の
表面に沿面放電光を発生させ、この沿面放電光を光源と
して前記光触媒反応を進めることを特徴とする光触媒反
応方法。13. A photocatalyst reaction method of decomposing the photocatalyst carried by a photocatalyst carrier by bringing a reaction substance into contact with, adhering to or approaching the photocatalyst, and using the photocatalyst as a power source.
It was placed between the connected high-voltage terminal of said photocatalyst carrier
Generates creeping discharge light on the surface and uses this creeping discharge light as a light source.
Then, the photocatalytic reaction is carried out .
の物質を接触、付着または接近させ、前記物質を光触媒
反応によって分解する光触媒反応方法において、電源に
接続された高電圧端子間に配置した前記光触媒担持体部
位に端子間放電光を発生させ、この端子間放電光を光源
として前記光触媒反応を進めることを特徴とする光触媒
反応方法。14. A photocatalyst carried by a photocatalyst carrier is used for reaction.
Contacting, adhering or approaching the substances of
In the photocatalytic reaction method that decomposes by reaction,
The photocatalyst carrier part disposed between the connected high voltage terminals
The inter-terminal discharge light to the
A method of photocatalytic reaction characterized by advancing the photocatalytic reaction as described above .
いて、光触媒担持体として絶縁体を使用することを特徴
とする光触媒反応方法。15. The photocatalytic reaction method according to claim 13, wherein an insulator is used as the photocatalyst carrier.
いて、絶縁体として金属酸化物の焼結体、ガラス、フッ
素系樹脂またはプラスチックを使用することを特徴とす
る光触媒反応方法。16. The photocatalytic reaction method according to claim 15, wherein a sintered body of metal oxide, glass, fluorine resin or plastic is used as the insulator.
いて、光触媒担持体として焼結体を使用することを特徴
とする光触媒反応方法。17. The photocatalytic reaction method according to claim 13, wherein a sintered body is used as the photocatalyst supporting body.
いて、焼結体として酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化珪素、酸化マグネシュウム、酸化チタンまたは
酸化亜鉛の少なくとも１種類を含む化合物を使用するこ
とを特徴とする光触媒反応方法。18. The photocatalytic reaction method according to claim 17, wherein a compound containing at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide or zinc oxide is used as the sintered body. Photocatalytic reaction method.
応方法において、焼結体として、気孔率が５０％以上の
ものを使用することを特徴とする光触媒反応方法。19. The photocatalytic reaction method according to claim 17 or 18, wherein a sintered body having a porosity of 50% or more is used.
記載の光触媒反応方法において、光触媒として、酸化チ
タンまたは酸化亜鉛を主成分とするものを使用すること
を特徴とする光触媒反応方法。20. The photocatalytic reaction method according to claim 13, wherein a photocatalyst containing titanium oxide or zinc oxide as a main component is used as the photocatalyst.
に白金、金、およびこれらの金属とその遷移元素との合
金から選ばれる少なくとも１種類を含む化合物を使用す
ることを特徴とする光触媒反応方法。21. In addition to the photocatalyst according to claim 20, a photocatalytic reaction method further comprising a compound containing at least one selected from platinum, gold, and alloys of these metals and their transition elements. .
記載の光触媒反応方法において、放電光として、高周波
放電、パルス放電または高周波パルス放電により発生す
る放電光を使用することを特徴とする光触媒反応方法。22. The photocatalytic reaction according to any one of claims 13 to 21, characterized in that discharge light generated by high frequency discharge, pulse discharge or high frequency pulse discharge is used as discharge light. Method.
記載の光触媒反応方法において、放電光として、高圧直
流放電または高圧交流放電により発生する放電光を使用
することを特徴とする光触媒反応方法。23. The photocatalytic reaction method according to claim 13, wherein discharge light generated by high-voltage DC discharge or high-voltage AC discharge is used as discharge light.
記載の光触媒反応方法において、反応用の物質を含む気
相または液相の媒体を光触媒担持体に流通させて光触媒
反応を行わせ、それにより前記物質を分解させることを
特徴とする光触媒反応方法。24. The photocatalytic reaction method according to any one of claims 13 to 23, wherein a gas-phase or liquid-phase medium containing a substance for reaction is circulated through the photocatalyst carrier to carry out the photocatalytic reaction, A method for photocatalytic reaction, characterized in that the above substance is decomposed by.
体中の不純物を分解により除去することを特徴とする光
触媒反応方法。25. A method for photocatalytic reaction, which comprises removing impurities in a medium by decomposition using the method according to claim 24.
記載の光触媒反応方法において、水または化合物を光触
媒担持体に流通させ、光触媒反応により水または化合物
の分解を行うことを特徴とする光触媒反応方法。26. The photocatalytic reaction according to any one of claims 13 to 23, wherein water or a compound is circulated through the photocatalyst carrier, and the photocatalytic reaction decomposes the water or the compound. Method.
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