光触媒とは
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光触媒は、太陽や蛍光灯に含まれている紫外線を吸収して、化学反応を起こす触媒の総称です。身近には植物(光合成)の葉緑素、鉱物の代表選手としては酸化チタンが光触媒です。
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なぜ酸化チタンなのか
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光触媒反応を行う金属としてチタン、酸化亜鉛などがありますが、この中でチタンは光触媒の効率がよく、科学的に安定しており腐食せず、さらにわれわれ人間などの生物に対してもまったくの無害な物質であることがもっとも注目されている理由です。
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※ 酸化チタン・・メガネフレーム、ゴルフクラブ、航空機の機体材としても用いられる金属チタンの
酸化物。塗料や磁器原料、合成樹脂、繊維、電子材料など利用。その物質的な
安定性と安全性の高さから、食品添加物としてアメリカでは1968年、日本では
1983年に認可。食品、口紅などの化粧品にも広く利用。
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光触媒の反応原理
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光触媒の原理としては、光が照射されている光触媒表面上に、活性酸素が膜のような状態で
存在し、その活性酸素によって空気中に含まれる悪臭や二酸化チタン表面に接触した細菌類
タバコの煙に含まれるヤニなど様々な有機物質を酸化させ、水と二酸化炭素に変化させます。
1. |
光触媒の酸化チタンに光の中の紫外線が当たるとエレクトロンという電子(e-)が活動を
活発にして、励起状態となり、ホール(h+)が発生します。
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2. |
エレクトロンは酸素をスーパーオキサイドイオン(O2-)に、ホールは水を水酸基ラジカル
(・OH)に変えます。
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3. |
活性酸素です。 活性酸素(スーパーオキサイドイオンと水酸基ラジカル)によって
二酸化チタン表面上の有機物を、強い酸化力によって、有機物を分解してしまいます。
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4. |
悪臭や悪玉菌・雑菌が二酸化チタン表面に接触すると、スーパーオキサイドイオンや
水酸基ラジカルが、有機物を構成している”炭素-酸素結合”や”炭素-水素結合”を
切断してしまい、最終的には二酸化炭素と水に変化させてしまいます。
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光触媒の二酸化チタンの場合は、光触媒の半導体金属触媒と言われており、太陽光や蛍光灯から
放射される紫外線を使用して空気中の水と酸素から活性酸素を作り出します。
光触媒の二酸化チタン表面上では、二酸化チタン表面に紫外線を含む光が当っている間は、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。
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