光触媒って何？

触媒って？

　『触媒』という言葉が聞き慣れないし、何だか難しそう…
その時点で「知ろう」という意欲が減退してしまいますよね。まずはこの『触媒』という意味からご説明します。

” 触媒 ＝ 化学反応の前後でそれ自身は変化しないが、反応の速度を変化させる物質 ”

　化学反応式として有名なのは『2H₂ + O₂ → 2H₂O』があります。
これは水素分子と酸素分子が結合する事で水になるという化学反応ですが、化学反応を起こすためには活性化エネルギーと呼ばれるエネルギーが必要です。車を動かすにはガソリン（活性化エネルギー）が必要なのと同じ考え方だと思って頂ければ大丈夫です。

　触媒を使うとどうなるかというと、この活性化エネルギーを小さくして、少ないエネルギーで反応を進めることが出来るのです。例えば「熱」が活性化エネルギーで、高温でなければ化学反応ができない場合に触媒を使い、平温状態でも化学反応ができる様にもなります。

しかも、触媒は化学反応の手助けをする際に『自身は変化しない』ので、溶けたり気化したりせず半永久的に手助けを行えます。（ただし、触媒自体が被毒という影響を受けてしまい劣化する事があります。）

解りやすくまとめると

” 触媒 ＝ 居なくならない化学反応のお助けマン ”

と言う事になります。

 

光っている触媒なの？

　光触媒の『触媒』は上記で何となくご理解頂けたでしょうか？
では『光』の部分は一体何なんでしょう。多くの人が「うーん…触媒が光と言う事ですか？」と答えます。要するに『居なくならない化学反応のお助けマン自体が光っている』ということでしょう。

でも、それは違うのです。

” 光が当たると働き始める触媒 ”

これが正解です。
逆に言うと”光が当たらないと働いてくれない”触媒ということになります（今はLEDや熱に反応して働いてくれるハイブリット光触媒が主流となっています）。

　普通の化学反応では、反応が始まると反応物質がなくなるまで反応が進んでしまい途中で反応を止める事は難しいのですが、光触媒反応の場合は光の照射を止めれば反応を止める事が出来ます（特に止める必要もありませんが…）。

　という事は。
触媒自体も劣化せず、光も太陽（とLEDや熱）がなくならない限り、半永久的に化学反応を続けてくれると言う事になります。
まさにエコです。
これも多くの国や研究者・企業から注目される理由の一つとなっています。

 

光触媒の正体は？

　光触媒として用いられているものとして『金属イオン』『金属錯体』なども用いられているのですが、最もよく使用されているものは半導体です。
その半導体の中でもガリウムリン(GaP)・ガリウム砒素(GaAs)・硫化カドミウム(CdS)・チタン酸ストロンチウム(SrTiO₃)・酸化チタン(TiO₂)・酸化亜鉛(ZnO)・酸化鉄(Fe₂O₃)・酸化タングステン(WO₃)などが光触媒として用いられています。

半導体は通常電気を通しませんが、光などを当てると電気を通すようになります。
しかし光だったらなんでも良いわけではなく、ある一定以上のエネルギーを持つ光である事が必要です。このエネルギーの事を「ハンドギャップエネルギー」といい半導体によって決まっています。
このハンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を半導体に当てると電子が動いて、電流が流れて化学反応が起こる仕組みです。

大部分の半導体は水に入れて光を当てると、陽イオンと陰イオンになって溶解してしまう「光溶解」という反応が起こり半導体自体が溶けてなくなってしまいます。

しかし、半導体の中でも ”酸化チタン(Tio₂)” は光溶解を起こしません。
しかも安価で耐久性・耐摩耗性に優れ、資源的に豊富で入手しやすい為、光触媒としてほとんどが酸化チタンを使用しています。

”光触媒の正体 = 酸化チタン”

と覚えておきましょう。

 

光触媒をどうするの？

　それで、光触媒の正体である酸化チタンをどうすれば良いのでしょうか？

それは

”太陽光（とLEDや熱）が直接あたる部分に酸化チタン塗料を塗る”

です。モノづくり企業さんによっては靴下や肌着の繊維に酸化チタンを染み込ませたり、マスクに酸化チタンを用いたり、空気清浄機に酸化チタンを用いたりして光触媒の機能を最大限生かしています。
その中でも弊社は施工会社ですので、お部屋の中や車両の中、外壁などに光触媒を塗布し光触媒を機能させる事業を行っています。

光触媒が機能するとどんな良い事が起こるのでしょうか？
それは『光触媒の２つの性質』と『２つの性質から生み出された「６大機能」』を参照してみて下さい。