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  • ウイルスを除去する光触媒って何?

ウイルスを除去する光触媒って何?

2021.10.19

菌・ウイルスの除去効果があるとして注目されている光触媒。シックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドを始めとして、百種類以上あるといわれる揮発性有機化合物(VOC)も酸化分解して除去することができます。
光触媒は、光が当たっていれば機能を持続的に発揮できるため、電気エネルギーを供給する必要がありません。環境や安全・安心の貢献する持つ技術として関心を集めています。ここ数年で、光触媒は身の回りの様々なものに応用されるようになりました。ここでは光触媒の仕組みと機能について簡単にご説明します。

光触媒の仕組みとは?

「光触媒」とは、光のエネルギーによって、化学反応を促進する物質全体を指しています。そのなかで、酸化チタン(TiO2)とその関連物質の研究が群を抜いて進んでいます。
酸化チタンに光を照射すると、そのエネルギーによって水が水素と酸素に分解されるという発見は、1972年にNature誌に発表され、今では発見者の名を取って「本多・藤嶋効果」と呼ばれています。白ペンキなど、身近に用いられる酸化チタンにこうした作用があったことは、当時大きな驚きをもって迎えられました。

図1:酸化チタン光触媒による活性酸素の生成© 2014 佐藤健太郎

この発見を受けて、当初から光触媒は太陽光で水素を製造できるエネルギー技術として期待され、盛んに研究されてきましたが、現在までにこの分野での実用化には至っていません(自然エネルギー利用技術として近年見直されて研究が進められています)。
しかし、日本では光触媒としての酸化チタンの研究を通して他の分野への応用が進められてきました。それが「日本発」と呼ばれる光触媒による防汚機能や抗菌・消臭機能です。

光触媒の働き

光触媒である二酸化チタンに光(紫外線)が当たると、電子が光のエネルギーを受け取り、エネルギーの高い状態に移って、電子が抜けたところに正孔と呼ばれる状態が発生します。この電子と正孔によって二酸化チタン表面に吸着している酸素や水が活性化し、酸化分解反応が促進されます。
しかし、ただ単に電子と正孔ができるだけでは反応は進みません。電子と正孔がそれぞれ瞬時に反応に使われないと再び電子と正孔が結合して元の状態に戻ってしまうのです。そうなってしまうと、目的とする酸化分解反応は起きなくなってしまいます。
反応を起きやすくするためには、酸化チタンの粒子形態や電子と正孔の持つエネルギー状態(化学ポテンシャル)が重要なポイントとなります。
この反応性を利用して、汚染水や大気の浄化を行おうという研究が1980年代の中頃から熱心に行われましたが、大量の水や大気を処理することはできず、研究は行き詰まりを見せていました。

可視光での応答をめざして

一方で、紫外線だけに反応する現象では、屋外などでしか活用できないため、可視光でも反応させるための研究が進められてきました。
開発の初期には、二酸化チタンに窒素を加えて(ドーピング)可視光を吸収する方法がとられていました。しかしこの方法では正孔の化学ポテンシャルが小さくなるため酸化反応の力が弱くなってしまい、結果として高い酸化活性が得られないという問題がありました。現在では、他の金属を酸化チタンの表面に付着させることで、反応活性を下げないようにしながら可視光応答型になるように開発が進められています。

細菌やウイルスの除去にも効果

この光触媒の酸化分解活性は非常に強い効果を持っています。この反応を活用することで様々な有害物質を室温で除去することができるのです。
各種の細菌、ウイルスの除去効果もあり、しかも、薬剤耐性菌を生み出す心配もありません。また、シックハウスの原因物質・ホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物(VOC)も酸化分解して除去することができます。
通常の消臭剤や抗菌剤では、除去したい対象によって効果的な薬剤を選択する必要があり、しかも環境負荷を増してしまう心配もあります。しかし、光触媒の効果は長期間継続し、環境負荷も非常に小さいため、「安心・安全」に寄与する環境改善技術として期待されています。

[生活環境の中で期待される主な効果]
・消臭効果
 様々なニオイに対し、長期間消臭効果を発揮します。
・抗菌・抗ウイルス効果
 菌やウイルスの種類に関係なく効果を発揮します。しかも、耐性菌ができる心配もありません。
・シックハウス対策
 シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒドなどのVOCを分解除去します。
・花粉対策
 花粉の酸化分解にも効果を発揮します。
・汚れ軽減効果
 タバコのヤニのような徐々に付着していく汚れを軽減する効果があります。

光触媒の応用製品で毎日に安心と清潔を

トラスコ中山 TCTKS270 抗菌・消臭スプレー

トラスコ中山 TCTKS270 抗菌・消臭スプレー

品番:61-3331-49

価格:1,163円(税込)

商品ページはこちら

・酸化チタン(TiO2)光触媒を配合した抗菌消臭剤です。
・光エネルギーを利用した強力な酸化分解効果により抗菌消臭を行います。
・新技術(イオン化酸化チタン)はわずかな光でも分解効果を発揮します。
・カーテン、シーツ、枕カバーなどの繊維の抗菌消臭。
・自動車シートの抗菌消臭。(革製シートには使用しないでください)
・容量(mL):270
・ノンガスタイプ霧状
・原産国:日本
・コード番号:275-6528

アネスト岩田 LPH50S906 光触媒用ガン 内装用

アネスト岩田 LPH50S906 光触媒用ガン 内装用

品番:61-8297-14

価格:27,542円(税込)

商品ページはこちら

・光触媒専用モデル
・ワンタッチ塗料調節ツマミで噴出量を簡単に操作できます。
・光触媒専用
・ノズル径(mm):0.6
・エアーホース・液体容器取付部:G1/4
・重力式(超小形)
・質量(g):200
・材質および仕上:本体/アルミダイカスト、接液部/ステンレス
・コード番号:514-7093

日本エアーテック BE-1000Ti光触媒クリーン脱臭機

日本エアーテック BE-1000Ti光触媒クリーン脱臭機

品番:62-8250-26

価格:330,990円(税込)

商品ページはこちら

・酸化チタン光触媒とHEPAフィルターを内蔵した脱臭機能付空気清浄機です。
・アセトアルデヒド、アンモニア、トリメチルアミン等の臭気物質の低減が可能です。
・HEPAフィルター寿命の表示機能を搭載。
・病室、老人ホームでの便、尿などのにおいを低減できます。
・動物舎などで臭気を低減できます。
・更衣室での汗のにおいなど低減できます。
・構造:鋼板製焼付塗装仕上
・集塵要素:プレフィルター/サランネット加工品、メインフィルター/HEPAフィルター
・脱臭要素:光触媒エレメント

東邦歯科産業 UVクリーンキュート 光触媒 右 白ドア

東邦歯科産業 UVクリーンキュート 光触媒 右 白ドア

品番:64-1124-86

価格:76,296円(税込)

商品ページはこちら

・スリッパ6足保管タイプ
・光触媒でスリッパを除菌します
・ホワイトドア
・ランプ:ケミカルランプ20W×1
・冷却ファン・ドア安全装置付
・サイズ:27×36×73cm 15.5kg
・最大消費電力100V/35W
・付属品:殺菌中プレート

ホタルクス SP-102(W) 光触媒除菌脱臭機

ホタルクス SP-102(W) 光触媒除菌脱臭機

品番:64-8883-22

価格:22,216円(税込)

商品ページはこちら

・汚れた空気を内部で除菌・脱臭し、きれいな空気だけを放出します。
・ホタルクスエアーの光触媒シートは、特に反応効率の高い酸化チタン光触媒を採用。紫色光(可視光)を作用させることで、光触媒シートの表面に、酸化分解力の高いOラジカルとOHラジカルを発生、菌やウイルスを除去、ニオイの原因物質を瞬時に分解します。
・浮遊菌・浮遊ウイルスの除去。空気中に浮遊する菌・ウイルスを除去します。※全ての菌・ウイルスに効果があることを保証するものではありません。
・気になるニオイ成分を強力分解。約30分で強いにおいを気にならないレベルまで軽減します。
・外部に物質を放出するタイプの除菌脱臭機とは違い、取り込んだ空気を内部で除菌・脱臭し、きれいな空気だけを放出します。
・フィルターの買い替え不要!お手入れ簡単!フィルターなどの買い替えや交換の必要がなく、6ヵ月に1度光触媒シートの洗浄と、気になった時のプレフィルターの掃除のみで、お手入れも簡単です。
・本体色:ホワイト
・電源:AC100V
・風量モード
・HI(強):17.8W風量0.5m3/min
・MID(中):17.3W風量0.35m3/min
・LO(弱):16.7W風量0.25m3/min
・使用温度範囲:0~40°
・外形寸法:幅166×奥行き80×高さ145mm※スタンド含まず
・質量:本体/約0.56kg、アダプター/約0.15kg

その他 光触媒環境浄化装置 SP-180M2

その他 光触媒環境浄化装置 SP-180M2

品番:3-7671-11

価格:772,200円(税込)

商品ページはこちら

・光触媒の持つ除菌効果により、多用途・多目的な脱臭・除菌対策に適しています。
・持ち運びができて便利です。
・小規模室内向けです。
・サイズ(mm):501×397×200
・重量(kg):9




[参照URL]
カタライズ
https://cata-rise.co.jp/detail

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