アパタイト被覆二酸化チタン光触媒

アパタイト被覆二酸化チタン光触媒とは

新着情報

2004年8月
光触媒を用いた青果物流通容器の生菌数増殖抑制に関する基礎的研究を追加

TOPICS

 

 

 

光触媒とは

光触媒はさまざまな有機化学物質や悪臭、菌、カビなどを薬品等を使用せずに分解・処理することができます。

光触媒とは、光を吸収してエネルギーの高い状態となり、そのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質です。光触媒は光を吸収すると価電子帯に正孔ができ、電子と反応を起こします。特に二酸化チタンは、安全で無害なため、光触媒としての研究が進められています。

正孔は水や溶存酸素と反応しOHラジカルなどを生成し、これが有害物質を分解する。OHラジカルは消毒や殺菌に主に使われている塩素やオゾンなどより強い酸化力を持っています。二酸化チタンでは太陽光や蛍光灯の光に反応します。光触媒は、分解されにくいさまざまな有機化学物質や臭い、細菌、カビ、油汚れなどを、光を照射することによって分解・処理することができます。

特徴として、有害な物質が完全分解される、常温・常圧で行える、光以外は消費されるものがない、わずかな光でも作用するなどがあり、特に大気中や水中の希薄物質を分解除去するのに適しています。しかも、二酸化チタンは熱的にも科学的にも比較的安定なセラミックスであり、光触媒として働いても自分は変化しないため、原理的には半永久的に使用できます。

アパタイト被覆二酸化チタン光触媒とは

アパタイトにも光触媒にもさまざまな欠点がある。それを補うためには、アパタイトと二酸化チタンの複合化が効果的です。


アパタイトとは歯のエナメル質の95%、骨の65%を構成する物質です。アパタイトは、タンパク質や物質の吸着能に優れ大量の細菌やウィルス、アンモニアや窒素酸化物、アルデヒド類などを吸着することができるため環境浄化材料として利用できますが、その吸着機能はいずれ飽和してしまうため、定期的な交換が必要となり、半永久的に吸着機能が続くわけではありません。

したがって、アパタイトの吸着機能を持続させることができれば、環境浄化材料としての応用範囲が広がります。一方、二酸化チタン光触媒は、光を当てることにより、非常に強い酸化力を生じ、接触してくる有害化学物質や細菌、カビ、臭い、汚れなどを分解し、炭酸ガスなどに分解・除去することができます。

反面、物質や菌などを引き寄せたり多量に吸着する作用はないため、表面に接触してきた物質しか分解できないし、光が当たらないと機能しないなど、問題点も多い。そこで、アパタイトと二酸化チタンを複合化すれば、物質を吸着して分解する多機能材料を創生することができると考えられる。アパタイト、二酸化チタンの欠点を補い、長所を引き出すため二酸化チタンの表面をアパタイトで覆った複合セラミックス材料とすることにより、次のような特徴が挙げることができる。

  1. 吸着・分解機能をもたせることができる。アパタイトが吸着した細菌やウィルス、アンモニア臭等を二酸化チタンが分解する多機能材料となる。すなわち、アパタイトが捉えた物質を光触媒が分解するため、アパタイトの吸着機能はその都度再生し、半永久的に使用を続けることができる。
  2. 夜間にアパタイトが吸着した雑菌などの物質を、日光が当たる昼間に光触媒の作用で除菌・分解できる。
  3. アパタイトは吸着機能だけでなく、有害物質と光触媒を隔離する働きもする。したがって、アパタイトを被覆した二酸化チタンをプラスチックや繊維、紙などの有機系の媒体などに混合しても機材を分解しない。

光触媒は、有機物を完全に炭酸ガスと水にまで分解するのに一定の時間が必要である。しかし通常、空気中や水中の物質が光触媒表面に留まっていることは稀だと思われる。このアパタイト被覆二酸化チタン光触媒は、アパタイトが物質を捉えておいて二酸化チタンで分解することができ、わずかな光でより確実に物質を分解することができます。

株式会社エヌエスピー

©2004 Nonami Science Produce Co.,Ltd.  All Rights Reserved.