可視光応答型光触媒とは？

可視光応答型光触媒とは何ですか？: 蛍光灯やLED照明といった、目に見える光で効果を発揮する光触媒のことです。室内を光触媒で抗菌・消臭するなら、可視光応答型光触媒を利用します。

光触媒の分類

光触媒の分類には、反応する光の種類の分類があります。その分類とは、紫外線だけに反応する光触媒か、それとも紫外線以外の光（可視光）にも反応する光触媒かです。

紫外線は、日焼けの元にもなる光です。可視光とは、目で見ることができる光です。可視光応答型光触媒は、紫外線にも反応します。

光触媒の分類	紫外線	可視光
紫外光応答型光触媒	〇	×
可視光応答型光触媒	〇	〇

紫外光応答型光触媒の種類は、酸化チタンです。酸化チタンは、紫外線にのみ反応すると言っても良いものです。

なぜ、酸化チタンは紫外線にのみ反応するのかと言いますと、それは酸化チタンが持つバンドギャップの高さ故です。

バンドギャップとは、電子が飛び出すためのエネルギー障壁のことです。バンドギャップよりも強いエネルギーを持つ光が当たると、電子が飛び出し、抗菌や消臭といった効果が出ます。

酸化チタンは、ちょうど紫外線と言われる光のエネルギーだと、ちょうど電子がバンドギャップを超えることができます。

酸化チタンに紫外線が当たると、電子が飛び出します。その電子が、空気中の酸素や水を化学変化させて、OHラジカルになります。OHラジカルとは、酸素原子と水素原子が1個ずつ結合した活性酸素です。強い酸化力を持ち、触れるものを酸化分解する性質があります。

OHラジカルが細菌やウイルスに触れると、細菌やウイルスの表面の粘膜や突起、細胞壁などを酸化分解し、活動を抑制してくれます。

アンモニアやイソ吉草酸、酢酸などといったニオイ成分に触れると、それらを酸化分解してくれます。

抗菌・消臭コーティング剤として実用化されている可視光応答型光触媒の種類は、いくつかあります。

これらは、すべて可視光応答型光触媒ですが、効果の高さには差があります。これらの中でもっとも効果の高い可視光応答型光触媒は、銅ドープ酸化チタンです。

蛍光灯の光を照射したときで効果の高さを比較すると、銅ドープ酸化チタンの効果の高さは、10～20倍ほどの違いがあります。

酸化チタンと銅ドープ酸化チタンの光の吸収率を比較すると、次の図のようになります。

酸化チタンは、紫外線までの波長だと100％吸収できます。ところが、可視光が当たっても吸収がほとんどできません。そのため、紫外線にのみ効果を発揮します。

それに対して銅ドープ酸化チタンは、紫外線はもちろんのこと、可視光でも効果があります。

銅ドープ酸化チタンは、酸化チタンの結晶表面に酸化銅を結合させた成分です。ナノサイズの酸化銅による補触媒の効果によって、可視光でも効率よく電子を発生させることができます。

また、ナノサイズの酸化銅は、それ単体で触媒効果があることが知られています。その効果も加わり、高い効果が得られているのではないかと考えます。

イリス抗菌・消臭コーティング施工では、可視光応答型光触媒の中でも効果の高い銅ドープ酸化チタンを使った施工を行っています。