光触媒(ひかりしょくばい)をわかりやすく解説することに、チャレンジしたいと思います。
光触媒とは、一言では「光が当たると、細菌類が増えることを抑えてくれたり、匂いを消臭したりできる成分のこと」です。
細菌類の繁殖を抑えてくれる効果のことを、「抗菌(こうきん)」といいます。
光触媒を利用すると、抗菌や消臭ができます。
「触媒」ってなに?
光触媒は、光が当たることで効果が出ますが、名称にある「触媒(しょくばい)」とは、一言では「それに触れるものを化学変化させる性質があるが、自分自身は変化しないもの」です。
よく考えると、この効果はスゴイです。
なぜなら、触媒があれば、ずっと化学変化を起こし続けてくれるからです。
光触媒とは、言い換えると、「光が当たると触媒の効果が出る成分のこと」です。
光触媒が何を化学変化させ続けてくれるのかと言いますと、「細菌類や匂い成分を酸化(さんか)させる」という化学変化を起こします。
酸化の仕組みをわかりやすく説明すると?
光触媒に光が当たると、光エネルギーを受けて、光触媒から電子(でんし)が表面に飛び出してきます。
その電子が、空気中の酸素や水と反応して、OHラジカル(おーえっちらじかる)と言われる活性酸素(かっせいさんそ)を発生させます。
活性酸素とは、触れるものを酸化させる性質があります。要するに、触れるものを酸素をくっつけてしまう性質です。
酸素がくっつく化学変化のことを「酸化」と言います。
水素が酸化して、酸素がくっつくと、水になります。ガスコンロのガスが酸化すると、水と二酸化炭素になります。OHラジカルは、物にくっつくと、その物を酸化させる性質があります。
物が酸化すると、水や二酸化炭素に変化します。
通常、ガスコンロのガスは、熱エネルギーによって空気中の酸素と結合して、水と二酸化炭素になります。OHラジカルは、強い酸化力を持つので、熱がなくても酸化させることができます。
細菌類や匂い成分が、最終的には水や二酸化炭素に分解されてしまいます。このように、酸化して分解されることを、「酸化分解(さんかぶんかい)」といいます。
光触媒はどういった効果があるの?
光触媒成分と接着成分を混ぜてコーティング剤にしたものを、光触媒コーティング剤といいます。
それを室内にスプレー装置などで塗布することを、光触媒コーティングといいます。
室内を光触媒コーティングしておくと、蛍光灯やLEDなどの光が当たることで、光触媒コーティングした部分を抗菌や消臭といった効果が出ます。
先ほどご説明したように、細菌類や匂い成分を酸化分解しますが、他にも酸化させられるものであれば、何でも酸化分解します。
部屋の中のもので、光触媒によって酸化分解できるものは、
- 細菌類
- ウイルス
- アレルゲン
- 化学物質
- 汚れ
- タバコの煙、ヤニ
- ニンニクやスパイス、焼肉の匂い
- 油分
光触媒はこのようなものを酸化分解してくれるので、部屋の中を光触媒コーティングしておくと、部屋の中が清潔になります。
光触媒コーティングしていたら、すぐに酸化分解してくれるの?
光触媒は、細菌類や匂いなどを酸化分解する性質があるのですが、その速度はとても遅いです。
小学校での理科の実験で、塩酸をビーカーの中に入れて、その中に入れた物から泡が出て、溶けてなくなっていく実験をしたことを、思い出してください。
塩酸は、とても速い速度で物を分解していってしまいます。
ところが、光触媒はそのような早い速度で分解することができません。
細菌類を酸化分解すると言っても、OHラジカルの大きさからすると、最近類は巨大なものですから、分解に時間がかかります。
光触媒によってタバコの煙を分解できますが、分解する速度よりも、タバコの煙が出ている速度の方が早いので、タバコを吸っている人が部屋の中にいると、どうしてもタバコの匂いが部屋の中に充満してしまいます。
タバコを吸うのを止めたら、光触媒によって少しずつタバコの煙が分解されていって、匂いが減っていきます。
少ししか分解できなくて抗菌ができるの?
10分や20分といった短い時間であれば、せいぜい細菌類の表面の成分や細胞壁(細菌類の皮膚)を少し分解する程度です。
ところが、人は皮膚が少しでも傷ついたら痛いように、細菌類も一部でも酸化分解されて傷がついてしまったら、活動ができなくなったり、死滅したりします。
細菌類を、完全に水や二酸化炭素に酸化分解できなくても、一部でも傷をつけることができたら、細菌類の活動を抑えることができます。この効果のことを「抗菌」と言うわけです。

