触媒には、パラジウム(以下Pd)、銀、銅の3種類の金属を選択しました。Pdはレアメタルの一つで稀少価値が高く高価ですが、いずれの有害物質に対しても優れた酸化活性を示すことが知られております。一方、銀や銅はPdに比べると活性は劣りますが、比較的廉価で取り扱いやすいという特長があります。
不織布の形態を損なうことなく金属触媒を有効に担持させるかが課題です。そこで、所定の濃度に希釈した各金属の硝酸塩溶液を不織布状活性炭に含浸させた後、熱風乾燥し、さらに水素還元して活性炭上に金属触媒を生成する方法を試みました。この一連の化学処理により、パラジウム硝酸塩などから金属触媒への構造の変化、不織布上への担持状態が確認されました。図１は、各処理による活性炭上のPdの構造変化をX線回折法により解析した結果です。

吸着性能評価
代表的なVOC（揮発性有機化合物）であるトルエンやアセトアルデヒドなどを用いて吸着性能などを評価しました。4.5ppmに調整したトルエンガスを、Pdを担持させた不織布状活性炭に連続的に流し、透過後のガス中に残留するトルエンの濃度（水素炎イオン化検出器出力、FID）を経過時間とともに測定した結果を図２に示します。
初期段階では活性炭によりトルエンが吸着されるため、ほとんど検出できません。
しかし、時間の経過とともにトルエンの吸着・分解が次第に飽和するため、トルエンの残留濃度が上昇することが分かります。そこで、この曲線の立ち上がり点を「吸着寿命」と考えることができます。触媒未担持の活性炭に比べて、Pd触媒を担持した活性炭はガス濃度の上昇が遅くなっていることが分かります。これは、触媒効果によりトルエンが分解するためと考えられます。
このことから、Pd触媒による吸着寿命の増加が確認されました。一方、銀および銅触媒では担持による変化は見られませんでした。また、アセトアルデヒドに対しては、試みた全ての金属で顕著な触媒効果は認められませんでした。

まとめ
当所が開発してきた不織布状活性炭にPdや銀、銅の触媒を担持させて、吸着・捕捉した有害物質を分解・除去できる素材を開発することを試みたところ、以下のような結果が得られました。

●Pdを担持させた不織布状活性炭では、トルエンに対して寿命の増加が認められた。
●一方、アセトアルデヒドについては触媒の担持による顕著な効果は確認できなかった。
●銀および銅触媒については、担持による変化はみられなかった。

触媒効果が小さい原因として、雰囲気温度が40℃と低かったため十分な分解速度が得られなかった、触媒の分散が不十分だったなどが考えられます。今後、触媒担持方法の再検討などを行い、不織布の特長を活かした用途開発を進めていきます。

◎三河繊維技術センターでは、本研究で使用した分析機器ならびに、不織布状活性炭の作製に使用したカード機やニードルパンチなどの機械に対して貸付業務を行っております。これらの機器貸付や相談につきましては、お気軽にお問い合せ下さい。