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WO2022186193A1 - 光触媒部材及び光触媒装置 - Google Patents

光触媒部材及び光触媒装置 Download PDF

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WO2022186193A1
WO2022186193A1 PCT/JP2022/008578 JP2022008578W WO2022186193A1 WO 2022186193 A1 WO2022186193 A1 WO 2022186193A1 JP 2022008578 W JP2022008578 W JP 2022008578W WO 2022186193 A1 WO2022186193 A1 WO 2022186193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
photocatalyst
matrix material
light
exposed
visible light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/008578
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
亜紀 平本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Publication of WO2022186193A1 publication Critical patent/WO2022186193A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01—Deodorant compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/06—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of zinc, cadmium or mercury
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation

Definitions

  • the present invention relates to a photocatalytic member and a photocatalytic device.
  • a porous body on which a photocatalytic substance is supported is arranged at a distance so as to face the porous body, and a wavelength in the ultraviolet region is provided.
  • a fluid purification device is disclosed that includes a light source capable of emitting light.
  • a photocatalyst member according to the present invention is a photocatalyst member comprising a matrix material having translucency and a plurality of photocatalyst particles held in the matrix material so as to be exposed on the surface of the matrix material, wherein each matrix of the plurality of photocatalyst particles One region, including the exposed surface from the material, is characterized by a smaller bandgap than the other regions.
  • the photocatalyst device includes a bottom, a light emitting element arranged on the upper surface of the bottom and emitting visible light, a frame-shaped wall arranged on the upper surface of the bottom and having an opening for exposing the light emitting element, and emitting light.
  • a photocatalyst member composed of a matrix material that is arranged to cover the element and has translucency to visible light and a plurality of photocatalyst particles held in the matrix material so as to be exposed on the surface of the matrix material;
  • One region including the surface exposed from the matrix material of each of the plurality of photocatalyst particles is characterized by having a smaller bandgap than the other regions.
  • the photocatalyst device comprises a plate-like matrix material each transmissive to visible light, and a plurality of photocatalyst particles held by the matrix material so as to be exposed on one main surface of the matrix material.
  • a first and a second photocatalyst member arranged so that one main surfaces face each other, and emitting visible light, and introducing the emitted visible light from a surface other than one main surface of the matrix material and a light-emitting portion, wherein one region including an exposed surface from one main surface of the matrix material of each of the plurality of photocatalyst particles has a bandgap smaller than that of the other regions.
  • FIG. 1 is a top view of a photocatalyst device according to Example 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a photocatalyst device according to Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing part of a photocatalyst device according to Example 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a usage example of a photocatalyst device according to Example 1.
  • FIG. 2 is a perspective view of a photocatalyst device according to Example 2.
  • FIG. 11 is a perspective view of a photocatalyst device according to a modification of Example 2;
  • FIG. 11 is a perspective view of a photocatalyst device according to a modification of Example 2;
  • 3 is a perspective view of a photocatalyst module and a fixed frame;
  • FIG. 1 is a top view of a photocatalyst device according to Example 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a
  • FIG. 1 is a top view of a photocatalyst device 10 according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the photocatalyst device 10 of FIG. 1 taken along line 2-2.
  • the photocatalyst device 10 of Example 1 includes a support 11 having a recess, a light emitting element 13 placed on the bottom surface of the recess, and a photocatalyst cap 15 arranged on the support 11 so as to cover the light emitting element 13. Consists of
  • the support 11 is an insulating member having a rectangular top surface.
  • the support 11 is composed of a rectangular flat bottom portion 11A and a wall portion 11B having an opening 11O provided along the outer edge of the upper surface of the bottom portion 11A.
  • the support 11 is made of insulating aluminum nitride (AlN).
  • the support 11 may be made of insulating ceramics such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon nitride (Si 3 N 4 ).
  • the anode electrode 21 and the cathode electrode 22 are flat metal electrodes formed separately from each other on the lower surface of the bottom portion 11A of the support 11 .
  • the anode electrode 21 and the cathode electrode 22 are made of tungsten (W) or a W alloy, and their surfaces are subjected to a metal surface treatment of nickel (Ni)/gold (Au) (notation “a/b” means It means that the a metal layer and the b metal layer are laminated in this order).
  • the anode wiring 23 is a metal wiring formed in the central region of the top surface of the bottom portion 11A of the support 11 .
  • the anode wiring 23 is electrically connected to the anode electrode 21 through a conductive via 23V made of W alloy and penetrating through the bottom portion 11A of the support 11 in the vertical direction.
  • the cathode wiring 24 is a metal wiring formed apart from the anode wiring 23 on the upper surface of the bottom portion 11A of the support 11 .
  • the cathode wiring 24 is electrically connected to the cathode electrode 22 through a conductive via 24V made of W alloy and penetrating vertically through the bottom portion 11A of the support 11 .
  • the anode wiring 23 and the cathode wiring 24 are made of W alloy, and are subjected to Ni/Au metal surface treatment.
  • the support 11 is formed by laminating a frame-shaped ceramic green sheet (corresponding to the wall portion 11B) on a flat ceramic green sheet (corresponding to the bottom portion 11A) on which the anode wiring 23 and the cathode wiring 24 are formed, for example. It can be formed by firing.
  • a support frame edge metal layer 25 used for bonding with the photocatalyst cap 15 described later is formed in a frame shape along the upper surface of the wall portion 11B.
  • the support frame edge metal layer 25 is made of W or W alloy, and its surface is subjected to Ni/Au metal surface treatment.
  • the light emitting element 13 is disposed substantially in the center of the upper surface of the bottom portion 11A of the support 11, and has a rectangular upper surface shape having a light emitting area on the upper surface.
  • the light emitting element 13 is a light emitting diode (LED: Light Emission Diode) that emits visible light with a wavelength range of 415 to 780 nm.
  • the light-emitting element 13 includes a support substrate, an n-type semiconductor layer, a light-emitting layer, and a photoelectric conversion layer composed of a p-type semiconductor layer (all not shown).
  • the light emitting element 13 is electrically connected to the anode wiring 23 arranged in the central region of the upper surface of the bottom portion 11A.
  • an anode electrode pad (not shown) provided on the lower surface of the light emitting element 13 and the anode wiring 23 are electrically connected through an element bonding layer 26 made of a gold-tin alloy (Au-20 wt% Sn).
  • the notation "ab” represents an alloy consisting of a and b).
  • the light emitting element 13 is electrically connected to a cathode wiring 24 arranged on the upper surface of the bottom portion 11A of the support 11.
  • a cathode electrode pad (not shown) provided on the upper surface of the light emitting element 13 and the cathode wiring 24 are electrically connected via a bonding wire 27 made of Au.
  • the bonding wires 27 are respectively arranged from two cathode electrode pads provided along one side of the upper surface of the light emitting element 13 to the cathode wiring 24 .
  • the anode wiring 23 is electrically connected to the anode electrode 21 and the cathode wiring 24 is electrically connected to the cathode electrode 22 .
  • the anode wiring 23 is connected to the anode electrode pad (not shown) of the light emitting element 13
  • the cathode wiring 24 is connected to the cathode electrode pad (not shown) of the light emitting element 13 via the bonding wire 27 . It is These wirings are electrically insulated by a support 11 that is an insulator. Therefore, the light emitting element 13 emits visible light upward by energizing the anode electrode 21 and the cathode electrode 22 provided on the lower surface of the bottom portion 11A.
  • the anode electrode 21, the cathode electrode 22, the anode wiring 23, the cathode wiring 24, the conductive vias 23V and 24V, and the bonding wires 27 are made of ceramics such as W, molybdenum (Mo), copper (Cu), and silver (Ag).
  • Ceramics such as W, molybdenum (Mo), copper (Cu), and silver (Ag).
  • Highly conductive metals that can be used for molding, highly adhesive metals such as Ni, titanium (Ti), and aluminum (Al), precious metals such as Au, platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh) that do not oxidize are appropriately selected according to the purpose.
  • FIG. 2 visible light emitted from the light emitting element 13 is incident from the bottom surface of the base material 31 and travels to the photocatalyst layer 32 formed on the top surface of the base material 31 .
  • light L1 is visible light that has entered the substrate 31 and reached the photocatalyst layer 32 .
  • the light L2 incident on the titanium oxide particles P2 and the light L3 incident on the titanium oxide particles P1 are also visible light.
  • the titanium oxide particles P2 are TiO 2 having an anatase-type or rutile-type crystal structure. (converted wavelength 413 nm). That is, the titanium oxide particles P2 absorb light in a wavelength region shorter than the wavelength of light corresponding to the bandgap of anatase-type and rutile-type titanium oxides, and transmit light with a longer wavelength. Therefore, the light L2, which is visible light that has entered the titanium oxide particles P2 from the light L1, is transmitted without being absorbed by the titanium oxide particles P2.
  • the light L3 which is light that has passed through the titanium oxide particles P2 and reached the titanium oxide particles P1, is incident from a region other than the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particles P1 (region without oxygen deficiency).
  • the light L3 can pass through the inside of the region other than the oxygen-deficient portion PA, similarly to the titanium oxide particles P2.
  • the bandgap energy in the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particles P1 is approximately 1.5 eV (converted wavelength 827 nm). That is, the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particle P1 absorbs light in a wavelength region of light corresponding to the bandgap energy of the oxygen-deficient portion PA or more. Therefore, the light L3, which is visible light that has passed through regions other than the oxygen-deficient portions PA of the titanium oxide particles P1 and has reached the oxygen-deficient portions PA, is absorbed by the oxygen-deficient portions PA, thereby exerting a photocatalytic action. .
  • the visible light used in the photocatalyst device 10 of the present invention ranges from light having a longer wavelength than the wavelength corresponding to the bandgap of titanium oxide without oxygen deficiency to the bandgap of titanium oxide particles having oxygen deficiency. It is light with a wavelength shorter than the wavelength.
  • the photocatalytic action of the titanium oxide particles described above is, for example, oxidation of a substance in contact with the surface of the titanium oxide particles by holes and electrons generated from the titanium oxide particles by light (excitation light) absorbed in the oxygen-deficient area PA. Alternatively, it is an action of causing a reduction reaction. Further, for example, in the presence of oxygen or moisture, it is an action of generating superoxide anions or hydroxyl radicals to oxidize or reduce substances in contact with the surface of the titanium oxide particles.
  • the photocatalytic action of titanium oxide particles has the action of sterilizing and sterilizing bacteria and viruses that come into contact with the surface, in addition to oxidizing or reducing substances that come into contact with the surface of the titanium oxide particles. It also has the effect of deodorizing odorous substances that come into contact with the surface.
  • the photocatalyst action of the photocatalyst device 10 is such that the visible light emitted from the light emitting element 13 is emitted from the back side of the top surface of the photocatalyst cap 15 (from the inside of the photocatalyst layer 32), which is the surface on which dirt adheres. It is exerted by advancing and reaching the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particles P1 exposed on the upper surface of the photocatalyst cap 15 . That is, according to this embodiment, the visible light emitted from the light emitting element 13 reaches the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particles P1 without passing through the upper surface of the photocatalyst cap 15 to which dirt may adhere.
  • the dirt adhering to the upper surface of the photocatalyst cap 15 does not block the progress of the visible light, so that the visible light can be stably supplied from the light emitting element 13 to the oxygen-deficient portion PA of the titanium oxide particles P1. , the photocatalytic action can be exhibited continuously.
  • the photocatalyst device 10 can be used for a long period of time because its constituent members are less susceptible to photodegradation than a photocatalyst device that uses ultraviolet light to generate the photocatalytic action of titanium oxide particles. Therefore, the life of the photocatalyst device 10 can be kept long.
  • the visible light emitted from the light emitting element 13 is violet light to blue light
  • the violet light to blue light leaks from between the particles of the titanium oxide particles P1
  • the violet light Light to blue light can cause substances in contact with the top surface of the photocatalytic cap 15 to become excited.
  • the efficiency of the photocatalytic reaction (oxidation or reduction reaction) of the titanium oxide particles with respect to the substance can be improved.
  • anatase-type or rutile-type titanium oxide particles and a matrix material are mixed, coated on a substrate 31 (for example, plate-like borosilicate glass), and dried. After that, the dried base material 31 and the matrix material in which the titanium oxide particles are dispersed are placed in a melting furnace, and the matrix material is melted and fixed (step 1).
  • a matrix material for example, low-melting-point glass frit
  • step 2 by mechanically polishing the surface of the matrix material fixed to the base material 31 in step 1, the titanium oxide particles dispersed inside the matrix material are exposed on the surface of the matrix material (step 2).
  • the surface where the titanium oxide particles are exposed is irradiated with the laser light.
  • the laser light is irradiated only on the surface of the titanium oxide particles exposed from the matrix material.
  • the surface of the titanium oxide particles irradiated with the laser beam becomes an oxygen-deficient portion from which oxygen atoms are detached (Step 3).
  • the photocatalyst cap 15 having the photocatalyst layer 32 containing the titanium oxide particles P1 and the titanium oxide particles P2 having the oxygen-deficient portion PA can be produced.
  • the exposed surfaces of the titanium oxide particles may be configured to protrude from the surface of the matrix material.
  • the surface area of the oxygen-deficient portion formed in step 3 is increased as compared with the case where the height of the surface of the matrix material and the surface of the titanium oxide particles are the same. That is, the effective area of photocatalysis in the photocatalyst device 10 can be increased.
  • the base material 31 and the matrix material 32M are preferably made of the same material from the viewpoint of mutual adhesion and refractive index, but are not limited to that material.
  • the photocatalyst layer 32 can be formed. It is possible to prevent the oxygen-deficient portion PA from being formed in the internal titanium oxide particles (P2). In other words, loss of excitation light (visible light L2) inside the photocatalyst layer 32 can be prevented.
  • the base material 31 and the matrix material 32M may be made of, for example, a resin material such as a silicone resin or an epoxy resin that is translucent to at least visible light. Since the resin material has a high degree of freedom in shape, a dome-shaped photocatalyst cap or the like can be easily formed.
  • the base material 31 and the matrix material 32M may be porous bodies such as porous glass or porous ceramics having translucency.
  • the base material 31 and the matrix material 32M are porous bodies, the surface area to which contaminants can adhere is increased, making it easier to trap the contaminants. As a result, the contaminant can be removed by the photocatalytic action of the titanium oxide particles while the contaminant is captured.
  • the photocatalyst cap may be the matrix material itself in which titanium oxide particles are dispersed.
  • the material is translucent glass
  • a matrix material in which titanium oxide particles are dispersed is formed into a flat plate, and one surface thereof is polished to expose the titanium oxide particles dispersed in the matrix material. Let Thereafter, by irradiating the exposed surface of the titanium oxide particles with laser light, a photocatalyst cap capable of responding to visible light can be formed.
  • a photocatalyst cap capable of responding to visible light can be formed by forming the missing portion.
  • the matrix material may be mixed with Ag particle-carrying ceramics or the like. As a result, it is possible to form a photocatalyst cap capable of responding to visible light with the antibacterial action of Ag ions as an auxiliary function.
  • the photocatalyst particles dispersed in the photocatalyst layer 32 are not limited to titanium oxide particles, and may be zinc oxide (ZnO) particles, for example. Even when zinc oxide particles are dispersed in a matrix material and exposed, a laser beam is used to make the exposed surface oxygen-deficient, thereby producing a photocatalytic cap that absorbs visible light and exerts photocatalytic action. can be done.
  • ZnO zinc oxide
  • the opening 11O is sealed with a filling gas, but when the photocatalyst cap is formed using a resin material, the photocatalyst cap may serve as a sealing material. That is, the sealing material and the catalyst cap may be integrated.
  • a silicone resin in which titanium oxide particles are dispersed is filled in the opening 110 of the support 11 on which the light emitting element 13 is mounted, and after curing, the surface is polished to expose the titanium oxide particles.
  • the joint between the wall portion 11B of the support 11 and the photocatalyst cap 15 is joined by a plurality of metal layers (support frame edge metal layer 25, cap bonding layer 35, cap frame edge metal layer).
  • the structure is not limited to that.
  • the wall portion 11B of the support 11 and the photocatalyst cap 15 may be joined with resin.
  • members other than the light-emitting element 13 and the wiring connected to the light-emitting element 13 may be contained within the opening 11O of the support 11 sealed by the photocatalyst cap 15 .
  • a Zener diode may be connected to part of the wiring on the bottom portion 11A of the support 11, and the Zener diode may be sealed with the photocatalyst cap 15.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the fluid nozzle 37 in which the photocatalyst device 10 is installed.
  • the fluid nozzle 37 is a nozzle through which a fluid such as air or water flows in the extending direction of the fluid nozzle 37 (in the direction of the arrow in the figure).
  • the photocatalyst device 10 is installed so that the upper surface 32S of the photocatalyst layer 32 of the photocatalyst cap 15 in the photocatalyst device 10 is perpendicular to the direction in which the fluid nozzle 37 extends, and is fixed by the fixing frame 38.
  • the upper surface of the photocatalyst device 10 which is the oxygen-deficient portion of the photocatalyst cap 15 , is in contact with the fluid flowing through the fluid nozzle 37 .
  • the fluid flowing through the fluid nozzle 37 is a gas containing harmful substances such as formaldehyde and toluene
  • the harmful substances adhere to the top surface of the photocatalyst device 10 as the gas flows over the top surface of the photocatalyst device 10 .
  • the harmful substances adhering to the upper surface are decomposed by the photocatalytic action of the oxygen-deficient portions PA of the photocatalyst particles exposed on the upper surface 32S of the photocatalyst layer 32 described above.
  • the photocatalytic action of the oxygen-deficient part PA of the photocatalyst particles exposed on the upper surface 32S of the photocatalyst layer 32 can be used for sterilization or sterilization.
  • Example 2 is the same as Example 1 in terms of the structure of the member containing photocatalyst particles having oxygen-deficient portions and the photocatalytic action caused by the incidence of visible light on the member.
  • FIG. 5 is a perspective view of a photocatalyst device 40 according to the second embodiment.
  • the first module 41 is an optical member composed of a plurality of plate-like members.
  • the light guide plate 42 of the first module 41 is a translucent member having two main surfaces parallel to each other.
  • the light guide plate 42 is made of glass having a structure for deflecting light propagating in the light guide plate toward the main surface direction of the side on which the photocatalyst plate 43 (to be described later) is arranged.
  • the photocatalyst plate 43 of the first module 41 is an optical member that has two surfaces parallel to each other and is provided over one main surface of the light guide plate 42 .
  • the photocatalyst plate 43 like the photocatalyst layer 32 of the photocatalyst cap 15 in the first embodiment, is composed of a translucent matrix material and titanium oxide particles dispersed and held in the matrix material.
  • the reflector 44 of the first module 41 is an optical member provided over the other main surface of the light guide plate 42 .
  • the reflector 44 is made of, for example, a resin that receives incident light and produces specularly reflected light and diffusely reflected light.
  • the second module 46 is a plate-shaped optical member arranged apart from the first module 41 .
  • the second module 46 has a configuration similar to that of the first module 41 . That is, the second module 46 is composed of a light guide plate 47, a photocatalyst plate 48 provided on one main surface of the light guide plate 47, and a reflector plate 49 provided on the other main surface of the light guide plate 47. be.
  • the first module 41 and the second module 46 are arranged so that the surface 43S of the photocatalyst plate 43 in the first module 41 and the surface 48S of the photocatalyst plate 48 in the second module 46 face each other.
  • the surface 43S of the photocatalyst plate 43 as the first photocatalyst member and the surface 48S of the photocatalyst plate 48 as the second photocatalyst member are spaced apart so as to face each other.
  • the communication path forming member 51 is a plate-like member that connects the first module 41 and the second module 46 between the first module 41 and the second module 46 .
  • Two communication path forming members 51 are arranged in the plane of the photocatalyst plate 43 of the first module 41 and the photocatalyst plate 48 of the second module 46 so as to face each other.
  • the communication path forming member 51 is an optical member such as glass.
  • the first module 41, the second module 46, and the two communication path forming members 51 form a rectangular tube, so that the fluid can pass through the rectangular tube in the vertical direction in the figure.
  • a possible fluid communication path is formed.
  • the communication path forming member 51 forms a fluid communication path together with the surface 43S of the photocatalyst plate 43 and the surface 48S of the photocatalyst plate 48. As shown in FIG.
  • the fixed frame 53 is a frame that is formed in a concave shape and extends along the vertical direction in the drawing.
  • a plurality of light sources LS are arranged in the concave portion of the fixed frame 53 so as to be separated from each other along the vertical direction in the figure.
  • the fixed frame 53 is made of metal such as Al, for example.
  • the fixed frame 53 is connected to one end surface side of each of the first module 41 and the second module 46 .
  • each of the two fixed frames 53 is configured such that one end surface of each of the first module 41 and the second module 46 is inserted into the concave portion of the fixed frame 53 . and a second module 46, respectively.
  • the light source LS includes a substrate and an LED that emits visible light and is connected to the substrate.
  • the substrate is electrically connected to a power supply circuit (not shown) for supplying power to each of the plurality of light sources LS.
  • visible light emitted from each light source LS is incident on one end surface of each of the light guide plate 42 of the first module and the light guide plate 47 of the second module 46 .
  • the above-described LED is an LED that does not contain ultraviolet light
  • the surface of the titanium oxide particles contained in the photocatalyst layer 32 other than the portion exposed from the photocatalyst layer 32 (the contact surface with the matrix material) is not degraded.
  • an ultraviolet cut filter may be provided between the light source and the photocatalyst layer 32 .
  • the surface 43S of the photocatalyst plate 43 of the first module and the surface 48S of the photocatalyst plate 48 of the second module 46 have the same structure as the photocatalyst layer 32 of the first embodiment.
  • the titanium oxide particles are exposed from the matrix material holding the titanium oxide particles, and the regions including the exposed surfaces are the exposed surfaces. Oxygen vacancies occur more frequently than in other regions except for . That is, as in Example 1, the region of titanium oxide particles in which oxygen deficiency occurs has a smaller bandgap than the region in which oxygen deficiency does not occur.
  • the oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles exposed on the surface 43S of the photocatalyst plate 43 and the surface 48S of the photocatalyst plate 48 absorb visible light and exert a photocatalytic effect, as in the first embodiment. It is possible to demonstrate The oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles exposed on the surface 43S of the photocatalyst plate 43 and the surface 48S of the photocatalyst plate 48 are capable of absorbing visible light, and therefore appear black or gray when visually observed.
  • Visible light incident on each of the photocatalyst plate 43 of the first module 41 and the photocatalyst plate 48 of the second module 46 travels from the inside of the photocatalyst plate 43 and the photocatalyst plate 48 toward the surface in the same manner as in the first embodiment. and proceed. Therefore, the visible light is absorbed by the oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles exposed on the surface 43S of the photocatalyst plate 43 and the surface 48S of the photocatalyst plate 48, thereby exhibiting photocatalytic action in the oxygen-deficient portions.
  • the fluid communication path formed by the first module 41 and the second module 46 and the two communication path forming members 51 is used as a gas or liquid containing harmful substances such as formaldehyde and toluene (hereinafter simply referred to as Also called a fluid) flows in the direction of the arrow in the figure.
  • a gas or liquid containing harmful substances such as formaldehyde and toluene
  • FIG. 6 is a perspective view of a photocatalyst device 50 according to a modification of the second embodiment.
  • the photocatalyst device 50 differs from that of the second embodiment in the configuration of the module and the communication path forming member, and has the same configuration as that of the second embodiment in other respects. Points different from the second embodiment will be described below.
  • the third module 55 is an optical member composed of a plurality of plate-like members arranged between the first module 41 and the second module 46 .
  • the third module 55 includes a photocatalyst plate 57 provided on one main surface of the light guide plate 56 and a reflector plate 58 provided on the other main surface of the light guide plate 56. is provided. That is, the third module 55 is arranged so that the photocatalyst plates 57 appear on both main surfaces.
  • the third module 55 is connected to the first module 41 and the second module 46 via the communication path forming member 51.
  • one photocatalyst plate 57 of the third module 55 and the photocatalyst plate 43 of the first module 41 are connected via two communicating path forming members 51
  • the third The other photocatalyst plate 57 of the second module 55 and the photocatalyst plate 48 of the second module 46 are connected via two communication path forming members 51 .
  • the photocatalyst device 50 includes the fluid communication path formed by the first module 41 and the third module 55 and the two communication path forming members 51, the second module 46 and the 3 modules 55 and two fluid communication paths formed by two communication path forming members 51 .
  • the fixed frame 59 like the fixed frame 53, is a frame made of metal such as Al having a concave portion.
  • the fixed frame 59 extends in the vertical direction in the drawing, and a plurality of light sources LS are spaced apart in the recess along the extension direction.
  • the fixed frame 59 is connected to one end face side of the third module 55 . Specifically, similarly to the fixed frame 53, the fixed frame 59 fixes the third module 55 in such a manner that one end surface of the third module 55 is inserted into the concave portion of the fixed frame 59. there is As in the second embodiment, visible light emitted from each of the light sources LS is incident on one end surface of the light guide plate 56 of the third module 55 .
  • the visible light emitted from each of the light sources LS passes through the light guide plate 42 of the first module 41, the light guide plate 47 of the second module 46, and the light guide plate 56 of the third module 55. Incident on one end surface.
  • the incident visible light is propagated inside the light guide plate and directed toward the photocatalyst plate provided on one main surface of the light guide plate, or reflected by the reflector provided on the other main surface of the light guide plate. can proceed to the photocatalyst plate.
  • Visible light incident on each of the photocatalyst plate 43 of the first module 41, the photocatalyst plate 48 of the second module 46, and the photocatalyst plate 57 of the third module 55 is emitted to each of the photocatalyst plates as in the second embodiment. Visible light travels from the interior of the to its surface. Therefore, the visible light is absorbed by the oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles exposed on each of the surface 43S of the photocatalyst plate 43, the surface 48S of the photocatalyst plate 48, and the surfaces 57S1 and 57S2 of the photocatalyst plate 57. A photocatalytic action is exhibited at the defective portion.
  • the fluid communication path formed by each of the above-described modules and the communication path forming member 51 exhibits, for example, a photocatalytic effect on harmful substances in the fluid flowing through the fluid communication path.
  • a member may be further provided for causing the movement.
  • FIG. 7 is a perspective view of a photocatalyst device 50 provided with a diffusion filter 61.
  • the diffusion filter 61 is an air filter made of nonwoven fabric formed by alternately repeating mountain folds and valley folds of the nonwoven fabric in the vertical direction in the figure.
  • the diffusion filter 61 alternately repeats mountain folds and valley folds, so that, for example, when the gas passes through the diffusion filter 61, the flow of the gas is disturbed and diffused.
  • Titanium oxide particles are carried on the surface of the diffusion filter 61, and more oxygen defects are generated in the surface area of the titanium oxide particles than in areas other than the surface area. That is, the diffusion filter 61 exhibits a photocatalytic action when the oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles on the surface of the diffusion filter 61 are irradiated with visible light.
  • the diffusion filter 61 when a fluid such as a gas containing a hazardous substance passes through the diffusion filter 61 provided in the fluid communication path, the diffusion of the fluid such as the gas causes the hazardous substance to pass through the diffusion filter 61. Adheres to surfaces. Therefore, harmful substances that may be contained in the gas passing through the diffusion filter 61 can be decomposed using the leaked light. Therefore, by providing the diffusion filter 61 in the fluid communication passage described above, the synergistic effect of the photocatalysis of the titanium oxide particles on the surface of each photocatalyst plate of the module and the photocatalysis of the titanium oxide particles on the surface of the diffusion filter 61 is achieved. can be aimed at.
  • the surface of the diffusion filter 61 may carry Ag particles in addition to the titanium oxide particles.
  • the diffusion filter 61 capable of responding to visible light can be formed with the antibacterial action of Ag ions as an auxiliary function.
  • first to third modules (41, 46, 55)
  • visible light is incident from the back surface of the photocatalyst plate, and the visible light is applied to the titanium oxide particles having oxygen defect portions exposed on the surface of the photocatalyst plate.
  • the above-described reflector may not be provided.
  • FIG. 8 is a perspective view of the photocatalyst module 63 and the fixed frame 53.
  • the photocatalyst module 63 is composed only of a plate-shaped photocatalyst plate.
  • the photocatalyst module 63 is configured such that the oxygen-deficient portions of the titanium oxide particles are exposed on five surfaces 63S excluding one end surface where light is incident from the light source LS.
  • the visible light emitted from the light source LS travels inside from one end surface of the photocatalyst module 63 and reaches each of the five surfaces 63S excluding the one end surface, whereby the titanium oxide particles on the surface are A photocatalytic action is exhibited in the oxygen-deficient part.
  • the photocatalyst module 63 is arranged, for example, so that five surfaces 63S of the photocatalyst module 63 are in contact with fluid such as gas.
  • the photocatalyst module 63 described above may have a configuration in which visible light is incident from the back surface of the surface where the oxygen-deficient portion of the titanium oxide particle is exposed and the oxygen-deficient portion is irradiated, and the shape thereof is plate-like. is not limited to The photocatalyst module 63 may have, for example, a polygonal prism shape or a curved surface.
  • the photocatalyst module 63 can scatter the light from the light source LS incident from one end face of the photocatalyst module 63 by the titanium oxide particles dispersed on the surface or inside thereof, the titanium oxide particles on substantially the entire surface of the photocatalyst module 63 can excite the oxygen-deficient portion PA.
  • the bacteria and viruses contained in the fluid flowing on the upper surface of the photocatalyst device are sterilized or sterilized. It also has the effect of deodorizing odorous substances.
  • the photocatalyst layer formed by the titanium oxide particles and the matrix material can be formed as a thin film on the surface of the base material 31, the amount of titanium oxide particles used can be suppressed and the manufacturing cost can be reduced.
  • the method for producing the photocatalyst cap described in Example 1 can also be applied to the production of the photocatalyst plate described in Example 2 and the modification of Example 2.
  • visible light is emitted from each of the light sources LS provided on the fixed frame and is incident on the light guide plate.
  • the visible light may be incident from one end surface of the light guide plate and both end surfaces of the other end surface facing the one end surface, and the visible light emitted from one light source may be branched and supplied to each of the light guide plates. may have been
  • Photocatalytic Device 11 Support 13 Light Emitting Element 15 Photocatalyst Member 21 Anode Electrode 22 Cathode Electrode 23 Anode Wiring 24 Cathode Wiring 25 Support Frame Metal Layer 26 Element Bonding Layer 27 Bonding Wire 31 Base Material 32 Photocatalyst Layer 34 Cap Frame edge metal layer 35 Cap bonding layer 37 Fluid nozzles 38 , 53 , 59 Fixed frame 41 First modules 42 , 47 , 56 Light guide plates 43 , 48 , 57 Photocatalyst plates 44 , 49 , 58 Reflector plate 46 Second module 51 Communication path forming member 55 Third module 61 Diffusion filter 63 Photocatalyst module

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Abstract

透光性を有するマトリクス材及び前記マトリクス材の表面において露出するように前記マトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなる光触媒部材であって、複数の光触媒粒子の各々のマトリクス材からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりもバンドギャップが小さいことを特徴とする。

Description

光触媒部材及び光触媒装置
　本発明は、光触媒部材及び光触媒装置に関する。
　光触媒物質の光触媒作用を利用した装置として、例えば、特許文献１には、光触媒物質が担持された多孔質体と、当該多孔質体と対向するように離隔して配され、紫外領域の波長の光を照射可能な光源とを含む流体浄化装置が開示されている。
国際公開第２００８／１０５２９５号
　例えば、特許文献１のような装置において、上記した多孔質体と光源との間をホルムアルデヒドやトルエンなどの有害物質を含むガスが流れることで当該多孔質体の表面に有害物質が付着した際に、光触媒作用によって当該有害物質を分解する場合を考える。
　上記した装置を用いる場合、ガスが不透明であったり、光源の光出射面や多孔質体の表面に埃が堆積したり当該光出射面や多孔質体の表面が汚れた際に、光源から出射された光を当該埃や汚れが阻害し、光触媒物質に照射されにくくなる恐れがある。このような場合、光触媒物質の光触媒作用が発揮されなくなることで、上記した有害物質を分解できなくなるという問題点が挙げられる。
　また、上記した装置を用いる場合、光触媒物質を活性化させるために紫外領域の波長の光を用いているため、装置の構成部材の光劣化が起こりやすく装置寿命を長く保つことができないという問題点が挙げられる。
　本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光触媒物質が光触媒作用を発揮し得る光を安定して供給可能であり且つ長期間使用可能な光触媒装置を提供することを目的とする。
　本発明による光触媒部材は、透光性を有するマトリクス材及びマトリクス材の表面において露出するようにマトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなる光触媒部材であって、複数の光触媒粒子の各々のマトリクス材からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりもバンドギャップが小さいことを特徴とする。
　本発明による光触媒装置は、底部と、底部の上面に配され、可視光を出射する発光素子と、底部の上面に配され、発光素子を露出する開口を有する枠形状を有する壁部と、発光素子を覆うように配され、可視光に対して透光性を有するマトリクス材及びマトリクス材の表面において露出するようにマトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなる光触媒部材と、を有し、複数の光触媒粒子の各々のマトリクス材からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりも小さいバンドギャップを有することを特徴とする。
　また、本発明による光触媒装置は、各々が可視光に対して透光性を有する板状のマトリクス材及びマトリクス材の一方の主面において露出するようにマトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなり、かつ一方の主面同士が対向するように配置された第１及び第２の光触媒部材と、可視光を出射し、当該出射した可視光をマトリクス材の一方の主面以外の表面から導入可能な発光部と、を有し、複数の光触媒粒子の各々のマトリクス材の一方の主面からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりも小さいバンドギャップを有することを特徴とする。
実施例１に係る光触媒装置の上面図である。 実施例１に係る光触媒装置の断面図である。 実施例１に係る光触媒装置の一部を模式的に示した図である。 実施例１に係る光触媒装置の使用例を示した断面図である。 実施例２に係る光触媒装置の斜視図である。 実施例２の変形例に係る光触媒装置の斜視図である。 実施例２の変形例に係る光触媒装置の斜視図である。 光触媒モジュール及び固定フレームの斜視図である。
　以下、本発明の実施例について図面を参照して具体的に説明する。なお、図面において同一の構成要素については同一の符号を付け、重複する構成要素の説明は省略する。
　図１～図２を参照しつつ、実施例１に係る光触媒装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る光触媒装置１０の上面図である。図２は、図１の光触媒装置１０の２－２線に沿った断面図である。
　［光触媒装置］
　実施例１の光触媒装置１０は、凹部を有する支持体１１と、当該凹部の底面に載置された発光素子１３と、発光素子１３を覆うように支持体１１上に配された光触媒キャップ１５とを含んで構成される。
　［支持体］
　支持体１１は、上面形状が矩形の絶縁性を有する部材である。支持体１１は、矩形の平板状の底部１１Ａと、当該底部１１Ａの上面の外縁に沿って設けられた開口１１Ｏを有する壁部１１Ｂとから構成される。本実施例において、支持体１１は、絶縁性を有する窒化アルミ（ＡｌＮ）からなる。なお、支持体１１には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁性を有するセラミックスを用いてもよい。
　アノード電極２１及びカソード電極２２は、支持体１１の底部１１Ａの下面において互いに離間して形成されている平板状の金属電極である。アノード電極２１及びカソード電極２２は、タングステン（Ｗ）又はＷ合金からなり、その表面にはニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の金属表面処理が施されている（表記「ａ／ｂ」は、ａ金属層、ｂ金属層の順にて積層されていることを表す）。
　アノード配線２３は、支持体１１の底部１１Ａの上面の中央の領域に形成されている金属配線である。アノード配線２３は、支持体１１の底部１１Ａを上下方向に貫通するＷ合金からなる導通ビア２３Ｖを介してアノード電極２１に電気的に接続されている。
　カソード配線２４は、支持体１１の底部１１Ａの上面においてアノード配線２３と離隔して形成されている金属配線である。カソード配線２４は、支持体１１の底部１１Ａを上下方向に貫通するＷ合金からなる導通ビア２４Ｖを介してカソード電極２２に電気的に接続されている。アノード配線２３及びカソード配線２４は、Ｗ合金からなり、その上にはＮｉ／Ａｕの金属表面処理が施されている。
　支持体１１は、例えば、アノード配線２３及びカソード配線２４が形成された平板状のセラミックグリーンシート（底部１１Ａに相当）上に、枠状のセラミックグリーンシート（壁部１１Ｂに相当）を積層して焼成することによって形成され得る。
　支持体１１の壁部１１Ｂの上面には、後述する光触媒キャップ１５との接合のために用いられる支持体枠縁金属層２５が当該壁部１１Ｂの上面に沿って枠状に形成されている。本実施例において、支持体枠縁金属層２５は、Ｗ又はＷ合金からなり、その表面にはＮｉ／Ａｕの金属表面処理が施されている。
　［発光素子］
　発光素子１３は、支持体１１の底部１１Ａの上面の略中央に配されており、上面に光の出射領域を有する上面形状が矩形の発光素子である。本実施例において、発光素子１３は、波長範囲が４１５～７８０ｎｍの可視光を出射する発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emission Diode)である。発光素子１３は、支持基板とｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなる光電変換層とを含んで構成される（いずれも図示せず）。
　発光素子１３は、底部１１Ａの上面の中央の領域に配されているアノード配線２３に電気的に接合されている。具体的には、発光素子１３の下面に設けられているアノード電極パッド（図示せず）とアノード配線２３とが、金錫合金（Ａｕ－２０ｗｔ％Ｓｎ）からなる素子接合層２６を介して電気的に接合されている（表記「ａ－ｂ」は、ａ、ｂからなる合金を表す）。
　また、発光素子１３は、支持体１１の底部１１Ａの上面に配されているカソード配線２４に電気的に接合されている。具体的には、発光素子１３の上面に設けられているカソード電極パッド（図示せず）とカソード配線２４とが、Ａｕからなるボンディングワイヤ２７を介して電気的に接合されている。本実施例において、ボンディングワイヤ２７は、発光素子１３の上面の一辺に沿って設けられた２つのカソード電極パッドからカソード配線２４へそれぞれ配されている。
　上記したように、アノード配線２３は、アノード電極２１に電気的に接続されており、カソード配線２４は、カソード電極２２に電気的に接続されている。また、アノード配線２３は、発光素子１３のアノード電極パッド（図示せず）に接続されており、カソード配線２４は、ボンディングワイヤ２７を介して発光素子１３のカソード電極パッド（図示せず）に接続されている。これらの配線は、絶縁体である支持体１１によって電気的に絶縁されている。従って、発光素子１３は、底部１１Ａの下面に設けられたアノード電極２１及びカソード電極２２に通電されることで、上方に向けて可視光を出射する。
　なお、上記したアノード電極２１、カソード電極２２、アノード配線２３、カソード配線２４、導通ビア２３Ｖ、２４Ｖ及びボンディングワイヤ２７は、Ｗ、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等のセラミックス成形時に使用できる高導電性金属、Ｎｉ、チタン（Ｔｉ）、アルミ（Ａｌ）等の結着性の高い金属、Ａｕ、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の酸化されない貴金属から、目的に応じて適宜選択される。
　［光触媒装置の光触媒作用］
　次に、図２及び図３を用いて光触媒装置の光触媒作用について説明する。図２において、発光素子１３から出射された可視光は、基材３１の下面から入射され、基材３１の上面に形成された光触媒層３２へと進行する。図３において、光Ｌ１は、基材３１に入射して光触媒層３２に到達した可視光である。また、酸化チタン粒子Ｐ２へと入射した光Ｌ２及び酸化チタン粒子Ｐ１へと入射した光Ｌ３も可視光である。
　上記したように、酸化チタン粒子Ｐ２は、アナターゼ型又はルチル型の結晶構造を有するＴｉＯ２であり、そのバンドギャップエネルギーは、アナターゼ型が３．２ｅＶ（換算波長３８７ｎｍ）、ルチル型が３．０ｅＶ（換算波長４１３ｎｍ）である。すなわち、酸化チタン粒子Ｐ２は、アナターゼ型及びルチル型の酸化チタンのバンドギャップに相当する光の波長より短い波長領域の光を吸収し、それよりも長波長の光を透過させる。従って、光Ｌ１から酸化チタン粒子Ｐ２へと入射した可視光である光Ｌ２は、酸化チタン粒子Ｐ２に吸収されることなく透過していく。
　酸化チタン粒子Ｐ２を透過して酸化チタン粒子Ｐ１に到達した光である光Ｌ３は、酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡ以外の領域（酸素欠損の無い領域）から入射される。光Ｌ３は、酸素欠損部ＰＡ以外の領域において、酸化チタン粒子Ｐ２と同様にその内部を透過し得る。
　酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡにおけるバンドギャップエネルギーは、およそ１．５ｅＶ（換算波長８２７ｎｍ）である。すなわち、酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡは、酸素欠損部ＰＡのバンドギャップエネルギー以上に相当する光の波長領域の光を吸収する。従って、酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡ以外の領域を透過して当該酸素欠損部ＰＡに到達した可視光である光Ｌ３は、酸素欠損部ＰＡによって吸収されることで光触媒作用が発揮される。
　すなわち、本発明の光触媒装置１０で利用される可視光は、酸素欠損の無い酸化チタンのバンドギャップに相当する波長よりも長波長の光から、酸素欠損を有する酸化チタン粒子のバンドギャップに相当する波長よりも短波長の光である。
　上記した酸化チタン粒子の光触媒作用とは、例えば、酸素欠損部ＰＡで吸収された光（励起光）によって酸化チタン粒子から発生する正孔や電子によって、当該酸化チタン粒子表面に接触する物質を酸化または還元反応させる作用である。また、例えば、酸素や水分の存在下において、スーパーオキサイドアニオンやヒドロキシラジカルを生成することによって当該酸化チタン粒子表面に接触する物質を酸化または還元反応させる作用である。
　酸化チタン粒子の光触媒作用は、当該酸化チタン粒子表面に接触する物質を酸化また還元反応させること以外に、当該表面に接触する菌やウイルスを殺菌また滅菌する作用も有する。また、当該表面に接触する臭い物質を消臭する作用も有する。
　本実施例によれば、光触媒装置１０の光触媒作用は、発光素子１３から出射された可視光が、汚れが付着する面である光触媒キャップ１５の上面の裏側から（光触媒層３２の内部側から）進行し、当該光触媒キャップ１５の上面に露出している酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡに到達することによって発揮される。すなわち、本実施例によれば、発光素子１３から出射された可視光は、汚れが付着し得る光触媒キャップ１５の上面を通らないで酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡに到達する。従って、光触媒キャップ１５の上面に付着した汚れによって可視光の進行が遮られることがないため、発光素子１３から酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡに安定して可視光を供給することが可能となり、継続的に光触媒作用を発揮させることができる。
　また、本実施例によれば、上記したように、酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部ＰＡの光触媒作用を発揮させるための光として可視光を用いている。そのため、光触媒装置１０の方が、紫外光を用いて酸化チタン粒子の光触媒作用を生起させる光触媒装置と比較して、構成部材の光劣化が起こりにくいため長期間使用できる。従って、光触媒装置１０の寿命を長く保つことができる。
　また、本実施例によれば、発光素子１３から出射される可視光を紫色光～青色光とした場合、酸化チタン粒子Ｐ１の粒子間から当紫色光～青色光が漏れた際に、当該紫色光～青色光によって光触媒キャップ１５の上面に接触する物質が励起状態になり得る。これによって、当該物質に対する酸化チタン粒子の光触媒作用による反応（酸化または還元反応）効率を向上できる。
　［光触媒キャップの作製方法］
　ここで、本実施例における光触媒キャップ１５の作製方法について説明する。まず、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン粒子とマトリクス材（例えば、低融点ガラスフリット）とを混合し、基材３１（例えば、板状のホウ珪酸ガラス）上に塗布して乾燥させる。その後、乾燥させた基材３１と酸化チタン粒子が分散されたマトリクス材とを溶融炉に入れ、当該マトリクス材を溶融させて固着させる（工程１）。
　次に、工程１によって基材３１に固着したマトリクス材の表面を機械研磨することによって、当該マトリクス材の内部に分散している酸化チタン粒子をマトリクス材の表面に露出させる（工程２）。
　次に、波長が３５５ｎｍのレーザ光を出射するレーザ光源を用いて、上記した酸化チタン粒子が露出された面に当該レーザ光を照射する。このとき、レーザ光の照射強度や照射時間及び焦点位置などを調節することによって、当該レーザ光はマトリクス材から露出している酸化チタン粒子の表面のみに照射される。これによって、レーザ光が照射された酸化チタン粒子の表面は、酸素原子が脱離した酸素欠損部となる（工程３）。
　以上の工程により、酸素欠損部ＰＡを有する酸化チタン粒子Ｐ１及び酸化チタン粒子Ｐ２を含む光触媒層３２を備える光触媒キャップ１５を作製することができる。
　なお、上記した工程２（酸化チタン粒子の露出工程）において、酸化チタン粒子の露出面は、マトリクス材の表面よりも突出するように構成されていてもよい。これによって、上記工程３によって形成される酸素欠損部の表面積は、マトリクス材の表面と酸化チタン粒子の表面の高さを同一とした場合と比べて増加する。すなわち、光触媒装置１０における光触媒作用の有効面積を増やすことができる。
　また、基材３１上に光触媒層３２を形成させる際において、基材３１及びマトリクス材３２Ｍは、互いの密着性及び屈折率の観点から同一の材料であることが好ましいが、その材料に限定されない。例えば、マトリクス材の材料として、酸素欠損部ＰＡの酸化チタンを励起する可視光を透過するが酸素欠損を形成する紫外光であるレーザ光を透過しないソーダガラス等を用いることで、光触媒層３２の内部の酸化チタン粒子（Ｐ２）に、酸素欠損部ＰＡが形成されることを防止できる。言い換えれば、光触媒層３２の内部における励起光（可視光Ｌ２）の損失を防止できる。
　また、基材３１及びマトリクス材３２Ｍは、例えば、少なくとも可視光に対して透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂材から構成されていてもよい。樹脂材料は、形状自由度が高いのでドーム状の光触媒キャップ等を容易に形成することができる。
　また、基材３１及びマトリクス材３２Ｍは、透光性を有する多孔質ガラスや多孔質セラミックス等の多孔質体であってもよい。基材３１及びマトリクス材３２Ｍを多孔質体とした場合、汚れ物質が付着し得る表面積が大きくなることで当該物質を捕捉し易くなる。これによって、汚れ物質を捕捉した状態で酸化チタン粒子の光触媒作用によって当該物質を除去することができる。
　［光触媒キャップの他の作製方法］
　本実施例における光触媒キャップ１５の作製方法として、基材３１上に酸化チタン粒子が分散されたマトリクス材を塗布する工程について説明したが、光触媒キャップは、マトリクス材から酸化チタン粒子の表面の一部が露出され、当該露出部分が可視光を吸収する構成であればよい。
　例えば、光触媒キャップは、酸化チタン粒子が分散されたマトリクス材自体であってもよい。例えば、材料が透光性のガラスである場合、酸化チタン粒子が分散されたマトリクス材を平板状に形成し、その一方の面を研磨することによってマトリクス材に分散されている酸化チタン粒子を露出させる。その後、当該酸化チタン粒子の露出面に対してレーザ光を照射させることで、可視光応答可能な光触媒キャップを形成することができる。
　また、酸化チタン粒子が分散された透光性を有する樹脂を平板状に成形した場合においても、当該樹脂の一方の面を研磨し、酸化チタン粒子を露出させた後にレーザ光を照射させて酸素欠損部を形成させることで、可視光応答可能な光触媒キャップを形成することができる。
　なお、マトリクス材には、酸化チタン粒子のほかにＡｇ粒子担持セラミック等を混合させてもよい。これにより、Ａｇイオンによる抗菌作用を補助機能とした可視光応答可能な光触媒キャップを形成することができる。
　なお、本実施例において、光触媒層３２中に分散されている光触媒粒子は、酸化チタン粒子に限定されず、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子であってもよい。酸化亜鉛粒子をマトリクス材に分散させて露出させた場合においても、その露出面をレーザ光を用いて酸素欠損部とすることによって、可視光を吸収して光触媒作用を発揮する光触媒キャップを作製ことができる。
　［他の光触媒装置］
　本実施例において開口１１Ｏは充填ガスによって封止されるとしたが、樹脂を材料として光触媒キャップを形成する場合には、当該光触媒キャップが封止材料としての役割を担っていてもよい。すなわち、封止材料と触媒キャップとを一体化させてもよい。
　具体的には、例えば、上記した発光素子１３が載置された支持体１１の開口１１Ｏに酸化チタン粒子が分散されたシリコーン樹脂を充填し、硬化した後に表面を研磨して酸化チタン粒子を露出させる。この露出した酸化チタン粒子にレーザ光を照射させて酸素欠損部を形成させることで、樹脂によって封止された可視光応答可能な光触媒装置を作製することができる。
　本実施例において、支持体１１の壁部１１Ｂと光触媒キャップ１５との接合部は、複数の金属層（支持体枠縁金属層２５、キャップ接合層３５、キャップ枠縁金属層）によって接合されるとしたが、光触媒キャップ１５によって発光素子１３が封止可能であればよく、その構成に限定されない。例えば、支持体１１の壁部１１Ｂと光触媒キャップ１５とは、樹脂によって接合されていてもよい。
　また、光触媒キャップ１５によって封止されている支持体１１の開口１１Ｏ内には、発光素子１３及び発光素子１３に接続された配線以外の部材が含まれていてもよい。例えば、支持体１１の底部１１Ａには、上記配線の一部にツェナーダイオードが接続されていてもよく、当該ツェナーダイオードが光触媒キャップ１５によって封止されていてもよい。
　［実施例１の光触媒装置の使用例］
　ここで、図４を用いて、光触媒装置１０の具体的な使用例について説明する。図４は、光触媒装置１０が設置された流体ノズル３７の断面図の一部である。流体ノズル３７は、その内部を空気や水等の流体が流体ノズル３７の伸長方向に（図中矢印方向に）流れるノズルである。
　光触媒装置１０は、当該光触媒装置１０における光触媒キャップ１５の光触媒層３２の上面３２Ｓが流体ノズル３７の伸長方向と垂直になるように設置され、固定フレーム３８によって固定されている。光触媒キャップ１５の酸素欠損部である光触媒装置１０の上面は、流体ノズル３７を流れる流体に接している。
　例えば、流体ノズル３７を流れる流体がホルムアルデヒドやトルエンなどの有害物質を含むガスである場合、当該ガスが光触媒装置１０の上面を流れることによって、光触媒装置１０の上面に有害物質が付着する。当該上面に付着した有害物質は、上記した光触媒層３２の上面３２Ｓに露出された光触媒粒子の酸素欠損部ＰＡの光触媒作用によって分解される。
　また例えば、流体ノズル３７を流れる流体に菌やウイルス等が含まれる場合には、光触媒層３２の上面３２Ｓに露出された光触媒粒子の酸素欠損部ＰＡの光触媒作用によって滅菌や殺菌をすることもできる。
　次に図５を用いて実施例２について説明する。実施例２は、酸素欠損部を有する光触媒粒子を含む部材の構成及び当該部材に可視光が入射されることで生じる光触媒作用の点について実施例１と同様である。
　［実施例２の光触媒装置の構成］
　図５は、実施例２に係る光触媒装置４０の斜視図である。第１のモジュール４１は、複数の板状部材から構成される光学部材である。第１のモジュール４１のうちの導光板４２は、互いに平行な２つの主面を有する透光性部材である。本実施例において、導光板４２は後述する光触媒板４３を配置した側の主面方向へ当該導光板内を伝搬する光を偏向する構造を備えたガラスから構成される。
　第１のモジュール４１のうちの光触媒板４３は、互いに平行な２面を有し、導光板４２の一方の主面に亘って設けられている光学部材である。光触媒板４３は、実施例１における光触媒キャップ１５の光触媒層３２と同様に、透光性を有するマトリクス材と当該マトリクス材に分散させられて保持されている酸化チタン粒子とから構成される。
　第１のモジュール４１のうちの反射板４４は、導光板４２の他方の主面に亘って設けられている光学部材である。反射板４４は、例えば、入射した光を受けて鏡面反射光及び拡散反射光を生じさせる樹脂からなる。
　第２のモジュール４６は、第１のモジュール４１と離隔して配されている板状の光学部材である。第２のモジュール４６は、第１のモジュール４１と同様の構成を有する。すなわち、第２のモジュール４６は、導光板４７と、導光板４７の一方の主面に設けられた光触媒板４８と、導光板４７の他方の主面に設けられた反射板４９とから構成される。
　第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６は、第１のモジュール４１における光触媒板４３の表面４３Ｓと第２のモジュール４６における光触媒板４８の表面４８Ｓとが互いに対向するように配されている。言い換えれば、第１の光触媒部材としての光触媒板４３の表面４３Ｓと第２の光触媒部材としての光触媒板４８の表面４８Ｓとは、互いに対向するように離隔して配されている。
　連通路形成部材５１は、第１のモジュール４１と第２のモジュール４６との間において、当該第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６を接続する板状の部材である。連通路形成部材５１は、第１のモジュール４１の光触媒板４３及び第２のモジュール４６の光触媒板４８の面内において、互いに対向するように離隔して２つ配されている。本実施例において、連通路形成部材５１は、例えば、ガラス等の光学部材である。
　本実施例によれば、第１のモジュール４１と第２のモジュール４６と２つの連通路形成部材５１とによって角筒の態様を示すことで、当該角筒内を流体が図中上下方向に通過可能な流体連通路が形成されている。言い換えれば、連通路形成部材５１は、光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓと共に流体連通路を形成している。
　固定フレーム５３は、凹形状に形成され、図中上下方向に沿って伸長しているフレームである。固定フレーム５３の凹部内には、複数の光源ＬＳが図中上下方向に沿って離隔して配されている。固定フレーム５３は、例えば、Ａｌ等の金属から構成される。
　固定フレーム５３は、第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６の各々の一端面側にそれぞれ接続されている。具体的には、２つの固定フレーム５３の各々は、当該固定フレーム５３の凹部内に第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６の各々の一端面が差し込まれる態様で、当該第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６をそれぞれ固定している。
　光源ＬＳは、基板と当該基板に接続された可視光を出射するＬＥＤとを含んで構成される。当該基板は、複数の光源ＬＳの各々に給電するための電源回路（図示せず）に電気的に接続される。本実施例において、光源ＬＳの各々から出射された可視光は、第１のモジュールの導光板４２及び第２のモジュール４６の導光板４７の各々の一端面に入射される。
　上記したＬＥＤが紫外光を含まないＬＥＤである場合、光触媒層３２に含まれる酸化チタン粒子の光触媒層３２から露出した部分以外の面（マトリクス材との接触面）を変質させることがない。なお、光源ＬＳとして蛍光ランプや放電灯を用いる場合は、紫外光カットフィルタを光源と光触媒層３２の間に設ければよい。
　［光触媒板の構成］
　第１のモジュールの光触媒板４３の表面４３Ｓ及び第２のモジュール４６の光触媒板４８の表面４８Ｓは、実施例１の光触媒層３２と同様の構造を有している。言い換えれば、光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓにおいては、酸化チタン粒子が当該酸化チタン粒子を保持するマトリクス材から露出しており、当該露出した面を含む領域は、当該露出面を除く他の領域よりも酸素欠損が多く生じている。すなわち、実施例１と同様に、酸化チタン粒子の酸素欠損が生じている領域は、酸素欠損が生じていない領域よりもバンドギャップが小さくなっている。
　従って、本実施例において、光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓにおいて露出している酸化チタン粒子の酸素欠損部は、実施例１と同様に、可視光を吸収して光触媒効果を発揮することが可能である。なお、光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓにおいて露出している酸化チタン粒子の酸素欠損部は、可視光を吸収可能であるため、外観目視において黒色又は灰色を呈している。
　［光触媒装置の光触媒作用］
　上記したように、光源ＬＳの各々から出射された可視光は、第１のモジュール４１の導光板４２及び第２のモジュール４６の導光板４７の各々の一端面に入射される。当該入射した可視光は、各々の導光板内部にて伝播され、当該導光板の一方の主面に設けられた光触媒板に向かうか、又は当該導光板の他方の主面に設けられた反射板において反射されて光触媒板へと進行する。
　第１のモジュール４１の光触媒板４３及び第２のモジュール４６の光触媒板４８の各々に入射した可視光は、実施例１と同様に、当該光触媒板４３及び光触媒板４８の内部からその表面に向かって進行していく。従って、可視光が光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓにおいて露出している酸化チタン粒子の酸素欠損部に吸収されることによって、当該酸素欠損部において光触媒作用が発揮される。
　ここで、例えば、第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６と２つの連通路形成部材５１とによって形成された流体連通路を、ホルムアルデヒドやトルエンなどの有害物質を含むガス又は液体（以下、単に流体とも称する）が図中矢印方向に流れる場合を考える。
　この場合、上記したガス又は液体が流体連通路を通過することによって、第１のモジュール４１の光触媒板４３の表面４３Ｓ及び第２のモジュール４６の光触媒板４８の表面４８Ｓの各々に有害物質が付着する。付着した有害物質は、光触媒板４３の表面４３Ｓ及び光触媒板４８の表面４８Ｓの各々において露出されている酸化チタン粒子の酸素欠損部の光触媒作用によって分解される。
　［実施例２の変形例］
　次に、図６を用いて実施例２の変形例について説明する。図６は、実施例２の変形例に係る光触媒装置５０の斜視図である。光触媒装置５０は、モジュール及び連通路形成部材の構成が実施例２と異なっており、それ以外の点において実施例２と同様の構成を有する。以下に実施例２と異なる点について説明する。
　［実施例２の変形例の光触媒装置の構成］
　第３のモジュール５５は、第１のモジュール４１と第２のモジュール４６との間に配されている複数の板状部材から構成される光学部材である。第３のモジュール５５は、導光板５６の一方の主面に設けられた光触媒板５７及び導光板５６の他方の主面に設けられた反射板５８が、当該反射板５８を背にして２つ設けられている。すなわち、第３のモジュール５５は、両主面において光触媒板５７が現れるように配されている。
　第３のモジュール５５は、第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６と連通路形成部材５１を介して接続されている。具体的には、実施例２と同様に、第３のモジュール５５の一方の光触媒板５７と第１のモジュール４１の光触媒板４３とが２つの連通路形成部材５１を介して接続され、第３のモジュール５５の他方の光触媒板５７と第２のモジュール４６の光触媒板４８とが２つの連通路形成部材５１を介して接続されている。
　従って、本変形例によれば、光触媒装置５０は、第１のモジュール４１及び第３のモジュール５５と２つの連通路形成部材５１とによって形成される流体連通路と、第２のモジュール４６及び第３のモジュール５５と２つの連通路形成部材５１とによって形成される流体連通路との２つの流体連通路を有している。
　固定フレーム５９は、固定フレーム５３と同様に、凹部を有するＡｌ等の金属からなるフレームである。固定フレーム５９は、図中上下方向に伸長しており、当該伸長方向に沿って複数の光源ＬＳが当該凹部内に離隔して配されている。
　固定フレーム５９は、第３のモジュール５５の一端面側に接続されている。具体的には、固定フレーム５９は、固定フレーム５３と同様に、当該固定フレーム５９の凹部内において第３のモジュール５５の一方の端面が差し込まれる態様で、当該第３のモジュール５５を固定している。実施例２と同様に、光源ＬＳの各々から出射された可視光は、第３のモジュール５５の導光板５６の一端面に入射される。
　［光触媒装置の光触媒作用］
　本変形例において、光源ＬＳの各々から出射された可視光は、第１のモジュール４１の導光板４２、第２のモジュール４６の導光板４７、及び第３のモジュール５５の導光板５６の各々の一端面に入射される。当該入射した可視光は、導光板内部にて伝播され、当該導光板の一方の主面に設けられた光触媒板に向かうか、又は当該導光板の他方の主面に設けられた反射板において反射されて光触媒板へと進行し得る。
　第１のモジュール４１の光触媒板４３、第２のモジュール４６の光触媒板４８及び第３のモジュール５５の光触媒板５７の各々に入射した可視光は、実施例２と同様に、当該光触媒板の各々の内部からその表面に向かって可視光が進行する。従って、可視光が光触媒板４３の表面４３Ｓ、光触媒板４８の表面４８Ｓ、光触媒板５７の表面５７Ｓ１及び５７Ｓ２の各々において露出している酸化チタン粒子の酸素欠損部に吸収されることによって、当該酸素欠損部において光触媒作用が発揮される。
　［上記モジュールを用いた他の光触媒装置］
　実施例２又はその変形例において、上記したモジュールの各々と連通路形成部材５１とによって形成される流体連通路には、例えば、当該流体連通路を流れる流体の有害物質に対して光触媒作用を発揮させるための部材がさらに設けられていてもよい。
　ここで、図７を用いて、上記した流体連通路に設置可能な部材について説明する。図７は、拡散フィルタ６１が設けられた光触媒装置５０の斜視図である。拡散フィルタ６１は、図中上下方向に不織布の山折り及び谷折りが交互に繰り返されることで形成される不織布からなるエアフィルタである。拡散フィルタ６１は、山折り及び谷折りが交互に繰り返されることによって、例えば、当該拡散フィルタ６１内を気体が通過する際に当該気体の流れが乱れて拡散される。
　拡散フィルタ６１の表面には、酸化チタン粒子が担持されており、当該酸化チタン粒子の表面領域は、当該表面領域以外の領域に比べて酸素欠陥が多く生じている。すなわち、拡散フィルタ６１は、当該拡散フィルタ６１の表面における酸化チタン粒子の酸素欠損部に可視光が照射されることで光触媒作用を発揮する。
　光源ＬＳから出射された可視光が光触媒板の表面に露出された酸化チタン粒子の酸素欠損部に入射される際には、当該光触媒板の表面から可視光の漏れ光が出てくる可能性がある。この場合、上記した漏れ光が第１のモジュール４１及び第２のモジュール４６との間に配された拡散フィルタ６１に照射されることによって、当該拡散フィルタ６１に担持されている酸化チタン粒子の酸素欠陥部において光触媒作用が発生する。
　例えば、有害物質を含むガス等の流体が上記した流体連通路に設けられた拡散フィルタ６１を通過する際に、当該ガス等の流体の気流が拡散されることで、有害物質が拡散フィルタ６１の表面に付着する。従って、拡散フィルタ６１内を通過するガスに含まれ得る有害物質を上記した漏れ光を利用して分解することができる。よって、上記した流体連通路に拡散フィルタ６１を設けることで、上記したモジュールの光触媒板の各々の表面における酸化チタン粒子の光触媒作用と拡散フィルタ６１の表面における酸化チタン粒子の光触媒作用との相乗効果を狙うことができる。
　なお、拡散フィルタ６１の表面には、酸化チタン粒子のほかにＡｇ粒子が担持されていてもよい。これにより、Ａｇイオンによる抗菌作用を補助機能とした可視光応答可能な拡散フィルタ６１を形成することができる。
　上記した第１～第３のモジュール（４１、４６、５５）は、可視光が光触媒板の裏面から入射され、当該光触媒板の表面に露出された酸素欠陥部を有する酸化チタン粒子に当該可視光が照射される構成であればよく、例えば、上記した反射板を有していなくてもよい。
　図８は、光触媒モジュール６３及び固定フレーム５３の斜視図である。光触媒モジュール６３は、板状の光触媒板のみから構成される。光触媒モジュール６３は、光源ＬＳから光が入射される一端面を除いた５面の表面６３Ｓにおいて、酸化チタン粒子の酸素欠損部が露出している構成となっている。
　従って、光源ＬＳから出射された可視光が、光触媒モジュール６３の一端面から内部へと進行し、当該一端面を除く５面の表面６３Ｓの各々に到達することで、当該表面における酸化チタン粒子の酸素欠損部で光触媒作用が発揮される。光触媒モジュール６３は、例えば、当該光触媒モジュール６３の５面の表面６３Ｓがガス等の流体に接するように配置される。
　なお、上記した光触媒モジュール６３は、酸化チタン粒子の酸素欠損部が露出している表面の裏面から可視光が入射されて当該酸素欠陥部に照射される構成であればよく、その形状は板状に限定されない。光触媒モジュール６３は、例えば、多角柱状であってもよく、曲面を有していてもよい。
　また、光触媒モジュール６３は、その表面または内部に分散された酸化チタン粒子によって、当該光触媒モジュール６３の一端面から入射した光源ＬＳの光を散乱できるため、光触媒モジュール６３の略全表面における酸化チタン粒子の酸素欠損部ＰＡを励起できる。
　また、実施例２及びその変形例の光触媒装置においても、実施例１の光触媒装置と同様に、光触媒装置の上面（光触媒粒子の酸素欠損部）を流れる流体に含まれる菌やウイルスを滅菌又は殺菌する作用を有し、また、臭い物質を消臭する作用を有する。
　また、酸化チタン粒子とマトリクス材とによって形成される光触媒層は、基材３１の表面に薄膜形成できるため酸化チタン粒子の使用量を抑えることができ、安価に製造することができる。
　なお、実施例１で説明した光触媒キャップの作製方法は、実施例２及び実施例２の変形例で説明した光触媒板の作製時においても適用可能である。また、実施例２及び実施例２の変形例において、固定フレームに設けられた光源ＬＳの各々から可視光が出射されて導光板に入射されるとしたが、当該可視光を入射させる方法は限定されない。例えば、可視光は、導光板の一端面及び一端面と対向する他端面の両端面から入射されてもよく、また、１つの光源から出射された可視光が枝分かれして導光板の各々に供給されていてもよい。
　本発明に係る光触媒装置における各部分の形状、寸法又は構成は、上述した実施例及び変形例に限られるものではなく、用途等に応じて適宜変更可能である。
１０、４０、５０　光触媒装置
１１　支持体
１３　発光素子
１５　光触媒部材
２１　アノード電極
２２　カソード電極
２３　アノード配線
２４　カソード配線
２５　支持体枠縁金属層
２６　素子接合層
２７　ボンディングワイヤ
３１　基材
３２　光触媒層
３４　キャップ枠縁金属層
３５　キャップ接合層
３７　流体ノズル
３８、５３、５９　固定フレーム
４１　第１のモジュール
４２、４７、５６　導光板
４３、４８、５７　光触媒板
４４、４９、５８　反射板
４６　第２のモジュール
５１　連通路形成部材
５５　第３のモジュール
６１　拡散フィルタ
６３　光触媒モジュール

Claims (15)

  1. 　透光性を有するマトリクス材及び前記マトリクス材の表面において露出するように前記マトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなる光触媒部材であって、
    　前記複数の光触媒粒子の各々の前記マトリクス材からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりもバンドギャップが小さいことを特徴とする光触媒部材。
  2. 　前記複数の光触媒粒子の各々の前記１の領域は、前記複数の光触媒粒子の各々において前記他の領域よりも酸素欠損が多く生じている領域であることを特徴とする、請求項１に記載の光触媒部材。
  3. 　前記マトリクス材は板状であり、前記複数の光触媒粒子は、前記マトリクス材の一方の主面において露出するように前記マトリクス材に保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒部材。
  4. 　前記複数の光触媒粒子の各々の前記１の領域は、前記マトリクス材の前記表面から突出していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光触媒部材。
  5. 　前記複数の光触媒粒子の各々は、酸化チタン又は酸化亜鉛の粒子であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光触媒部材。
  6. 　底部と、
    　前記底部の上面に配され、可視光を出射する発光素子と、
    　前記底部の上面に配され、前記発光素子を露出する開口を有する枠形状を有する壁部と、
    　前記発光素子を覆うように配され、可視光に対して透光性を有するマトリクス材及び前記マトリクス材の表面において露出するように前記マトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなる光触媒部材と、を有し、
    　前記複数の光触媒粒子の各々の前記マトリクス材からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりも小さいバンドギャップを有することを特徴とする光触媒装置。
  7. 　前記マトリクス材は板状であり、前記複数の光触媒粒子の各々は、前記マトリクス材の一方の主面において露出するように前記マトリクス材に保持されていることを特徴とする請求項６に記載の光触媒装置。
  8. 　各々が可視光に対して透光性を有する板状のマトリクス材及び前記マトリクス材の一方の主面において露出するように前記マトリクス材に保持された複数の光触媒粒子からなり、かつ前記一方の主面同士が対向するように配置された第１及び第２の光触媒部材と、
    　可視光を出射し、当該出射した可視光を前記マトリクス材の前記一方の主面以外の表面から導入可能な発光部と、を有し、
    　前記複数の光触媒粒子の各々の前記マトリクス材の前記一方の主面からの露出面を含む１の領域は、他の領域よりも小さいバンドギャップを有することを特徴とする光触媒装置。
  9. 　前記第１及び第２の光触媒部材の前記マトリクス材の各々の他方の主面には、光反射板が配されていることを特徴とする、請求項８に記載の光触媒装置。
  10. 　前記第１及び第２の光触媒部材の前記マトリクス材の各々の前記一方の主面と共に流体連通路を形成する連通路形成部材を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の光触媒装置。
  11. 　前記複数の光触媒粒子の各々の前記１の領域は、前記複数の光触媒粒子の各々において前記他の領域よりも酸素欠損が多く生じている領域であることを特徴とする、請求項６乃至１０のいずれか１つに記載の光触媒装置。
  12. 　前記複数の光触媒粒子の各々の粒径は、前記可視光の波長よりも大きいことを特徴とする、請求項６乃至１１のいずれか１つに記載の光触媒装置。
  13. 　前記複数の光触媒粒子の各々の前記１の領域は、前記マトリクス材の前記一方の主面から突出していることを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか１つに記載の光触媒装置。
  14. 　前記複数の光触媒粒子の各々は、酸化チタン又は酸化亜鉛の粒子であることを特徴とする、請求項６乃至１３のいずれか１つに記載の光触媒装置。
  15. 　可視光に対して透光性を有するマトリクス材及び前記マトリクス材の表面において露出するように前記マトリクス材に保持され、前記マトリクス材からの露出面を含む１の領域が他の領域よりも小さいバンドギャップを有する複数の光触媒粒子からなる光触媒部材と、
    　可視光を出射し、当該出射した可視光を前記複数の光触媒粒子の前記１の領域以外の領域から導入可能な発光部と、を有することを特徴とする光触媒装置。
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