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光触媒の原理

何が起こっているか。
酸化チタンが触媒となり、有機物(CnHn・・・)が酸素(O2)と化合し炭酸ガス(CO2)と水(H2O)に分解されます。その時の有機物とは汚れであったり、臭いであったり、時には細菌であったりします。酸化チタンが触媒の役目を果し有機物の酸化反応が促進されているのです。

身近にある酸化チタン

今最もポピュラーな光触媒の原料は酸化チタン(Ti O2)です。酸化チタンは何処にでもある原料で、化粧品・塗料等の白色の顔料として多く使われています。でも顔の上で光触媒反応が進めば、有機物である人の顔は酸化して火傷を負います。ですので、同じ酸化チタンでも結晶構造の違う、光触媒反応の起こり難いものを使用しています。

どの様な結晶構造が知られているか
酸化チタンには光触媒反応を促進させるアナターゼ型と云う結晶構造と、ルチル型と云う結晶構造があります。ルチル型は主に顔料や塗料の工業製品に使われ、アナターゼ型は光触媒の原料として使われます。

葉緑素
植物は地中から水分(H2O)を吸い上げ、空気中から炭酸ガス(CO2)を吸収し、それを葉緑素による光合成で有機物(CnHn・・・)と酸素(O2)を造ります。でも化学反応の過程で葉緑素そのものは減りも増えもしていません。これも立派な光触媒であると云えます。植物の成長を見てわかる様に光触媒は非常にゆっくりした速度で進行していきます。

常温で有機物を燃焼させている
葉緑素は炭酸ガスを取り込んで酸素を出しています。これは還元反応です。酸化チタンは有機物と酸素を化合させ炭酸ガスと水に分解します。炭酸ガスが出来る訳ですから、酸化反応です。言い換えれば常温で有機物を燃焼させていると云えます。

どうしても光が必要
世の中に光触媒関連製品が出回っています。中には光触媒は何でも出来る魔法の様な効果を謳っている商品もあります。しかし、光触媒は純粋に化学反応です。条件が揃わなければ反応を起しません。反応には光(近紫外線)が必要です。光の無い処では反応しません。

親水性が向上する
原理はまだ詳しくは判っていないのですが、親水性が良くなります。親水性と撥水性の逆で、基材に酸化チタンを塗布して表面に水を流してやると、水玉が出来ずに一様に水が流れていきます。