[ 光触媒とは ][ 最先端の光 ]

光触媒についてⅠ  そもそも 『触媒』 って何?


『触媒』 とは

特定の化学反応を促進させる働きを持つ物質です。 わかりやすく言えば……

 ①他の化学反応を助け
 ②自らは反応しないため、物質がいつまでも減らない

この2つが、大きな特徴です。

たとえば
水素と酸素の気体をフラスコに入れて加熱しても、何の反応も起こりませんが この気体中に少量の銅(触媒)を入れて加熱すると、水素と酸素はすぐに反応して水になります。 反応後の銅には、何の変化も起こっていません。





こうした触媒の効果は、主に工業の分野でさまざまな用途に応用されています。
例を挙げると……

・自動車の排ガス浄化装置
・化学製品や薬品等の製造
・石油の精製
・人間の体内においては、各種酵素のはたらき etc

私たちの身の回りには、触媒反応を利用した数多くの製品が存在しています。



光触媒についてⅡ  『光触媒』 の原理は、光合成と同じ!


『光触媒』 とは

光触媒もまた、「触媒」の一種ですが……
光のエネルギーが加わる ことによって特定の化学反応を促進させるところが、大きな特徴になります。

ひと口に光触媒といっても、さまざまな化学反応を示します。 誰もが知っている光触媒の身近な例としては…… 植物のクロロフィル(葉緑体)が有名です。 植物の葉に太陽の光が当たると、クロロフィルの働きで水と二酸化炭素から 糖類(デンプンやブドウ糖など)が作られ、酸素が排出されます。 いわゆる光合成です。

ちなみに、光合成で使われる光の種類は「可視光」と呼ばれる 目に見える範囲の光(紫色から赤色までの七色光)になります。 したがって太陽の光に限らず、蛍光灯やLED電球を当てても 光合成は行われます。

こうした自然界の大装置、クロロフィルがもたらす光触媒の機能を 人工的に再現し、さらに活用できないものか……
公的な研究機関や民間企業等によって、盛んに研究が進められてきました。

こうして辿り着いた光触媒が……
安全かつ安価な、「酸化チタン」という物質です。



光触媒についてⅢ  酸化チタンを主原料とする『光触媒』 の効果とは


『酸化チタン』 について

1967年、東京大学の藤嶋教授らによって酸化チタンが光触媒の働きを示すことが発見され イギリスの科学雑誌「ネイチャー」に掲載されたことから、「夢のエネルギー源」として一気に注目を集めるようになりました。
(本多藤嶋効果の発見)

この発見は様々な形で応用され、現在実用化されている光触媒の技術的な基礎を成しています。 光触媒の主原料の多くが、酸化チタンであることからも、非常に大きな発見であったと言えます。 では、酸化チタンに光が当たると、どのような効果が得られるのでしょうか?

『酸化チタン』 に光が当たると、有害物質を分解する機能があります。 光を受けた酸化チタンは、空気中の酸素や水から強力な活性酸素を発生させ これら活性酸素の酸化力によって、細菌やウイルスが瞬時にして死滅有害物質は、化学反応によって無毒化されてしまいます。

しかも、触媒としての酸化チタンは 化学反応の前後で減ることはありません。 光が当たっている限り、絶えず活性酸素を発生し続けるため 殺菌や消臭効果が、半永久的に発揮されます。

― いくら使っても減ることがない ―
これは、触媒としての酸化チタンの大きなメリットです。






〔 酸化チタンの具体的な効果は…… 〕


殺菌効果

活性酸素の強い酸化力によって、O-157、ノロウイルス、インフルエンザの他 各種感染菌等、あらゆる細菌やウイルスを死滅させます。 さらに、PM2.5に含まれる有害な窒素酸化物や硫黄酸化物を分解・無毒化する だけでなく、シックハウス症候群の原因物質であるVOC(ホルムアルデヒド等)も無害化されます。


消臭効果

タバコやペット臭、汚物や加齢臭、エアコンから出る匂いなど、悪臭の素となる 物質を分解し、匂い自体を消し去ります。 市販の消臭剤のように、違う匂いで覆い込む(マスキング)ことなく、化学反応 によって分解するため、時間が経っても匂いが復活することがありません。


防汚効果

酸化チタンのもうひとつの特性である「超親水性」作用によって 表面に水の膜が張られ、汚れが付着しにくくなります。 ガラスや鏡にコーティングすれば、きれいな状態を保ち続けるとともに 湯気や露で表面が曇りにくくなります。



酸化チタンを使った光触媒製品は、主に学校や病院などの公共施設、高齢者施設 ホテルや旅館などの宿泊施設、飲食業関連など、さまざまな現場で活用されています。 この他にも、口蹄疫で汚染された土壌の除染処理や沿道の大気浄化など、大規模な 公共事業にも採り入れられています。



光触媒についてⅣ  酸化チタンの安全性


そもそも酸化チタンは、光触媒として利用される以前から「塗料」や「食品添加物」として、広く利用されてきました。 その理由は……

 ① 光の反射率が非常に高く ⇒ 限りなく白色に近い
 ② 安全な物質であり
 ③ 安価で手に入ること

こうした性質から
製品を「最も白くする」ための材料として、今なお工業的に多用されています 白いペンキや街中のガードレール、真っ白な陶器や便器は……まさに、酸化チタンの「白色」そのものです。

他にも例を挙げてみると




〔 酸化チタンは、安全な物質です 〕

従来より塗料や食品添加物として使用されている他
錠剤タイプの薬や、肌に塗るファンデーションや日焼け止め、手洗い用の石鹸、歯磨き粉など 人体に直接、使用されているものばかりです。

こうした日用品としての用途にとどまらず
近年では、内視鏡やカテーテルといった医療器具にまで用途が広げられていることからも酸化チタンの安全性は広く実証されています。



光触媒についてⅤ  光触媒といっても……新旧で千差万別


殺菌・消臭力が非常に高く、しかも安全で安価な光触媒ですが……
すべての光触媒が、常に高い効果を発揮するわけではありません。中には、十分な効果が得られないものもあります。 その理由ならば、はっきりしています。

光触媒は今から約50年前に発見され、多くの研究者によって改良が加えられ進化を遂げてきました。通常の商品であれば、陳腐化したものは進化の過程で淘汰され、市場から姿を消してしまいます。たとえば、当時は画期的な発明品であったフロッピーディスクも、今では完全に消えて無くなりました。VHSレコーダーも今年、遂に生産が中止されることが発表されています。より利便性の高い新商品の登場によって、古くなった商品は次第に市場を追われ、静かに去っていくのが世の常と言えます。

ところが、光触媒に関しては事情が異なります。初期の頃の光触媒が、今でも現役で販売されています。陳腐化しても尚、市場に出回っているのが現状です。当然、効果は期待できません。「光触媒を試したけれど、効果が無かった」といったマイナスイメージを抱いている人は、前世代の商品を使用したからに他なりません。





光触媒は、大きく分けて4つの世代があります。

①発展途上世代
②試行錯誤世代
③実用可能世代
④超最先端世代

それぞれの特徴を確認してみましょう。





 
1)発展途上 世代


光触媒を実現化させた功労期〕
紫外線にしか反応しないため室外専用

800℃以上の温度で溶かして吹付現地施工ができず、工場で生産

現在と比べて、活性酸素の生成率が低く、高い効果は得られない



とはいえ……
世界で初めて光触媒を発見し、実用化した偉大なる世代です。







 
2)試行錯誤 世代



多くの商品へと枝分かれした過度期〕
常温で水に溶けるタイプが開発され、現地施工が可能になる

紫外線にしか反応しない室外専用型を室内型として販売

多くの商品が出回り……光触媒という言葉だけがひとり歩き

この結果……
光触媒のイメージを下げてしまいした








 
3)実用可能 世代



実効果を発揮し始めた浸透期〕
紫外線に加え、室内光の一部が反応領域になり、効率が大幅アップ

室内でも、殺菌&消臭効果が得られる商品の登場

最先端世代と比べた場合、効果は著しく劣る





大手メーカーの室内光触媒製品は……
ほぼ、この世代になります








 
4)超最先端 世代


飛躍的な進化を遂げた覚醒期〕
室内のわずかな光にも反応する高い殺菌&消毒&消臭効果

あらゆる細菌やウイルス、有害物質、ニオイ成分を分解・除去

超最先端世代は、世界でも数社のみ










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