光触媒は太陽や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触してくる有機化合物や細菌などの有害物質を除去することができる環境浄化材料です。
光触媒は次のような原理で働いています。
 
原理
 

 

@紫外線を当てる
光触媒(二酸化チタン)に光(紫外線)が当たると、その表面から電子が飛び出します。このとき、電子が抜け出た穴は正孔(ホール)と呼ばれており、プラスの電荷を帯びています。

AOHラジカルの出現
正孔は強い酸化力をもち、水中にあるOH-(水酸化物イオン)などから電子を奪います。このとき、電子を奪われたOH−は非常に不安定な状態のOHラジカルになります。

B有機物をバラバラに!
OHラジカルは強力な酸化力を持つために近くの有機物から電子を奪い、自分自身が安定になろうとします。この様にして電子を奪われた有機物は結合を分断され、最終的には二酸化炭素や水となり大気中に発散していきます。

原理説明図  
 
 
光触媒は光の力ではたらいていますが、その必要な光が紫外線であるということはどうしてなのでしょうか?
 
光とは…
 
 

二酸化チタンは半導体であるので、光のエネルギーをもらうことで自分自身が高エネルギーの状態となり、光が当たった表面の電子を放出します。このときもらったエネルギーが充分に高ければ、価電子帯というところにあった電子(e-)は一気に伝導帯というところまで飛び上がります。

このようにして電子が飛び上がるエネルギーは光からもらいますが、この光のエネルギーは光の波長と考えられ、電子が飛び上がらなければならないハードルの高さから、このエネルギーは紫外線の波長(400nm以下)をもつ光であることが必要とされるわけです。

E=hv
v=c/λ

したがって、 E=hc/λ

 
 
 
 
主な光触媒機能は次の5つです。  
 
5つの機能

 

 
空気中のNOxやSOx、ホルムアルデヒドなどの有害物質を除去。
アセトアルデヒド、アンモニア、硫化水素などの悪臭の分解。
水中に溶解した汚染物質であるテトラクロロエチレンやトリクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物を分解、除去

抗菌

抗菌作用によりクリーンな環境。
窓ガラスや外壁などの汚れを防いでくれます。

図中の文字をクリックすると詳しい内容へJAMPします。

5つの機能


  詳しい説明をダウンロードできます。  光触媒とは・・・?