自然にある光触媒とは

光触媒とは光のエネルギーによって働く触媒です。 光触媒反応の例として、植物の葉に含まれ る葉緑素による光合成があります 。葉緑素 という触媒に光が当たると化学反応が起こ り、二酸化炭素と水から、酸素とデンプン を生成します。葉緑素自体は、反応の前後 で変化していません。 光触媒は光を吸収してエネルギーの高い状 態(励起状態)となり、そのエネルギーを 反応物質に与えて化学反応を起こします。 つまり通常エネルギーとして使う電気や熱 などの代わりに光のエネルギーを使う太陽 光発電のようなものです 。

化石燃料を使わない光触媒

従来の消臭・抗菌などは薬剤(塩素や次亜塩素酸 等)を使うか、特別な機械によりオゾンやOHラジカルを発生するものでした。 この方法では薬剤は常に消費し、機械では常に電 力が必要ですし、天然の物より効果が低いです。 しかし、光触媒のエネルギー源は光です。この光 とは自然に降り注ぐ太陽の光はもちろん、普段使用している室内の灯(白色電球やLEDなど)でも十分に働き、空気中の水や酸素からOHラジカルなどを発生し、室内の臭い・菌・ウイルス・有害物 質などを分解除去します。 化石燃料を使わず、有害物質を減らすため家庭にも地球にも優しい環境商材です。

光触媒の主原料酸化チタン 2大特徴 有機物分解

光触媒の酸化チタンに光が当たると電子(e-)の動きが活発になり半導体になります。 半導体になった酸化チタンの表面で、空気中の水(水酸化物イオン)から電子を奪いOH ラジカルを生成し、また酸素に電子を与えスーパーオキサイドアニオンを生成します。 生成したOHラジカルやスーパーオキサイドアニオンは、強力な酸化力を持っており、空 気中の有機物(臭い・細菌・ウイルス・VOCなど)のC-OやC-Hなどの結合を切断してし ま い、最終的には二酸化炭素や水などの無害な物質に変化させてしまします。 また酸化チタン表面に光が当たっている間は、常に有機物を分解しているので、汚れや悪 臭の元を除去することが可能となっています。

光触媒の主原料酸化チタン 2大特徴 超親水性

酸化チタンのもうひとつの特徴として超親水性があります。超親水性とは超撥水の逆で撥 水のように水滴がコロコロ転がるのではなく、水滴にならずに水の膜になることです。 この特徴を生かし、セルフクリーニング効果が期待できます。

外壁に付着した汚れなどは、なかなか取れません。

セルフクリーニングの場合、この両方の効果により、防汚が可
能となります。

ちなみにこの超親水性作用は酸化チタンの特徴であり、酸化タ
ングステンなど他の光触媒材料では作用しません。

酸化チタンにバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を当てると、電子と正孔が生成し ます。 これが水や酸素などと反応し、OHラジカルやスーパーオキサイドアニオン(O2- )などの活性酸素を生成します。

有機物はC原子+その他原子が結合したものの総称ですが、原子それぞれの結合の強さは 結合エネルギー(kcal/mol)で表され、数字が大きいほど結合は切れにくく、分解されに く くなります。 この結合エネルギーは構成する分子の種類や結合の仕方で変わり、表のような結合エネル ギーでそれぞれ結ばれています。 (C-C)(C-N)(C-H)(O-H)(N-H)と言ったような結びつきは100kcal/mol以下のものが多く 、それに 対してOHラジカルは120kcal/mol相当の非常に大きなエネルギーを持っているため、こ れ らの結合を簡単に切断し、分解することができます。 光触媒作用を利用することにより、有機化合物を完全に分解し、炭酸ガス(CO2など)や水 (H2O)などの無毒な物質に変えることができます。 そして、OHラジカルは酸化チタンに光と水・酸素が供給されると発生し続け、永久的に 光触媒反応を続けることができます。