光触媒は光が当たることで活性化し、活性酸素を発生させます。
その活性酸素によって、抗菌や分解消臭をすることができます。
光触媒から出る活性酸素の種類は、次の3種類です。
- OHラジカル（ヒドロキシルラジカル）
- 過酸化水素
- スーパーオキシド
これらの中で最も酸化力の強いのがOHラジカルです。
光触媒によって活性酸素が発生するメカニズム
これらの活性酸素が、光触媒から発生するメカニズムは、次の図をご覧ください。
光触媒に光が当たると、電子が飛び出します。この電子が空気中の酸素とくっついて、スーパーオキシドとなります。
スーパーオキシドは、すぐさま空気中の水と反応して、過酸化水素になります。
過酸化水素は、空気中では長く構造を保っていられないので、2つに分離してOHラジカルになります。
また、光触媒から電子が飛び出した箇所（正孔）が、空気中の水から電子を奪い取っても、OHラジカルが発生します。
OHラジカルは、活性酸素の中でもっとも強い酸化力を持つ活性酸素なので、効果が高いです。OHラジカルが細菌にくっついたら、細菌を酸化分解してくれます。また匂い成分に触れると、匂い成分を酸化分解してくれます。
細菌や匂い成分に触れなければ、すぐに水に戻ったりします。
光触媒から電子が飛び出すための条件
光触媒から電子が飛び出すためには、光が当たれば良いだけではありません。光にも条件があり、「光触媒が持つバンドギャップよりも強いエネルギーの光が当たったとき」です。
バンドギャップとは、物質特有の障壁のことです。バンドギャップを超えるくらいの、外部からのエネルギーが加わることで、電子が飛び出します。光触媒は、光が当たると電子が飛び出す性質があります。
バンドギャップを簡単な図にすると、次のようになります。
コップの中に電子が入っています。光が電子に当たると、電子が跳ね飛ばされます。エネルギーの強い光が電子に当たると、バンドギャップを超えて電子が飛び出します。この飛び出した電子によって、活性酸素が生み出されます。
酸化チタンのバンドギャップは、ちょうど紫外線の光エネルギーと同じなので、「酸化チタンは紫外線が当たると効果が出る」という性質を持ちます。
酸化チタンのような紫外線が当たることで活性化する光触媒のことを、紫外線応答型光触媒といいます。
それに対して、室内の光（可視光）でも活性化する光触媒のことを、可視光応答型光触媒といいます。光触媒を室内利用する場合には、少なくとも可視光応答型光触媒を利用することが大切です。
この記事の著者／責任者
株式会社イリス 代表取締役
島田 幸一 (Shimada Koichi)
私はもともと、地元農業のソリューション提供を事業としていたが、野菜や果物の劣化を促進させるエチレンガスの分解を研究したことで、光触媒の可能性を感じ起業いたしました。運よく可視光でも効果のある酸化チタン光触媒を世界で初めて開発して脚光を浴び、さまざまな業種のお客様から注文をいただける企業にまで成長できました。現在弊社は、可視光応答型光触媒を使ったコーティング剤を始め、外壁やガラス、石材、自動車の車内にクリア塗装ができる光触媒コーティング剤や、酸化チタンから下地を守るプライマーの開発。その後も、さまざまな材質に光触媒を定着するための研究を続け、多くの企業で採用されています。