可視光応答型光触媒とは、可視光の光でも光触媒の効果がある物質のことです。
現在、光触媒の効果が最も高い物質は酸化チタン（アナターゼ型）です。しかし、酸化チタンにはデメリットがあります。
酸化チタンは、「紫外線に反応して光触媒の効果が出る」という性質があるため、蛍光灯やLEDライトなどの室内の光では光触媒の効果が出にくいのです。つまり、酸化チタンは、そのままでは可視光応答型光触媒ではありません。
その酸化チタンにあることをしたら、可視光でも光触媒としての効果が出る性質を持たせることができます。
この記事では、光触媒や酸化チタンの性質、可視光応答型光触媒とは何か、紫外線や紫色の光にしか反応しない酸化チタンを可視光応答型に変えることができる方法について解説します。
光触媒とは？
光触媒とは、光のエネルギーを受けて、それに触れている物質を分解する効果のある物質のことです。そのような効果のある物質の中で、現在発見されている最も効果のあるものが「酸化チタン」です。
弊社の光触媒コーティング剤は、酸化チタンをベースとしています。
弊社が光触媒メーカーとして開発している光触媒コーティング剤は、塗装面に有機物を分解する効果や、親水性を高める効果を付与するものです。
人の周りにはいろいろな有機物があります。生活の中で発生するほとんどの臭いは有機物ですし、雑菌やカビ菌、ウイルスも有機物です。
また、光触媒コーティング塗装をすると、塗装面が水と馴染む性質を持たせることができます。すると、汚れが水とともに落ちやすくなります。
ですので、光触媒コーティングをすることで、次の効果が得られます。
- 雑菌やカビ菌、ウイルスなどの除菌
- アンモニアや芳香族系、加齢臭などの臭いの分解
- 外壁や窓ガラス、便器や洗面器などの防汚
光触媒はさまざまなものに応用されており、これからますます必要とされる技術だと思っています。
酸化チタン光触媒の性質
先ほど、「光触媒の効果が最も高い物質は酸化チタン」と述べましたが、酸化チタンには困った性質があります。その性質とは、「紫色の光や紫外線だけに反応する」というものです。
なぜ紫色の光や紫外線だけに反応する酸化チタンは問題なのか？
除菌や防カビを目的とした光触媒コーティングをしたい場所をお考えいただきたいと思います。それは、室内や暗い場所です。そういった場所は、光が弱いばかりか、紫外線や紫色の光がほとんどありません。
室内では蛍光灯やLEDライトの光で明るいように思いますが、太陽光と比べたら圧倒的に光が弱いですし、紫外線はほとんど出ていません。酸化チタンは、紫外線や紫色の光を吸収して光触媒の効果が出るのですが、そういった光の弱い場所では効果が出ません。
ですので、酸化チタンを用いた強い光触媒の効果があるコーティング剤でも、室内や暗い場所では効果が無いので、カビが発生したり、消臭ができなかったりして、クレームになることがあります。
酸化チタン以外の光触媒で可視光に反応するものは無いのか？
酸化チタンが可視光に反応しないのであれば、「酸化チタン以外で可視光に反応する光触媒はないだろうか？」と考えることと思います。実は、そのような物質は多くあり、光触媒コーティング剤に「酸化タングステン」がよく用いられています。
光触媒メーカーの中には、酸化タングステンが屋内用の光触媒塗料として少なからず用いられているようです。
ところが、酸化タングステンにも問題があります。それは、確かに可視光に反応するのですが、光触媒としての効果が弱いのです。
酸化チタンは紫外線が弱い室内では効果がありませんし、酸化タングステンは可視光に反応するのですが、これも効果が弱いのです。
そこで、「どうにかして酸化チタンを可視光で反応させられないだろうか？」ということで、研究に取り組んだのが弊社でした。
酸化チタンは銅を添加すると可視光でも反応することを発見
そのような無謀とも思える研究を開始してから、2年ほど経過し数々の失敗の山を築いている中で、ふと「酸化チタンに、銅を入れたらどうなるだろうか？」と思いつき、実験してみました。
すると、なんと可視光を吸収して反応し、光触媒の効果が強く出ることが分かりました。そして、すぐさま特許を取得しました。2002年のことです。
その後、この話題が広まり、多くの大学の研究室や研究機関で調査・研究がなされました。その後、2007年にNEDOのプロジェクトが立ち上がり、そのメカニズムが解明され、効果が実証されていきました。東京大学の「光触媒の新世界 市場との対話が生んだブレークスルー」がその後の研究の参考になります。
このようにして、今までにない可視光でも高い効果を持つ、酸化チタンの可視光応答型光触媒が生まれました。
可視光応答型光触媒とは？
可視光応答型光触媒とは、可視光を吸収し反応して光触媒の効果が発揮される物質のことです。
酸化チタン（アナターゼ）は、そのままでは主に紫外線に反応して光触媒の効果が出るので、可視光応答型光触媒ではありません。
そのため、酸化チタンを用いた光触媒を室内で利用したら、光触媒の効果が出ないので、光触媒コーティングをしても除菌や消臭、化学物質や有機物の分解といった効果が得られません。
そのため、可視光応答型光触媒として酸化タングステンを用いたり、窒素ドープ型や酸素欠損型などの酸化チタン光触媒コーティング剤が市販されています。ところが、それらの光触媒コーティング剤は効果が弱いので、クレームになることが多いようです。
そこで弊社は、酸化チタンが可視光でも高い効果を発揮するための研究をし、酸化チタンに銅を添加することによって酸化チタンが可視光に反応することを発見し、酸化チタンの可視光応答型光触媒を開発しました。この光触媒のことを、銅ドープ酸化チタン光触媒といった名称で呼ばれています。
酸化チタンの可視光応答型光触媒コーティング剤
弊社では銅ドープ酸化チタン光触媒を使った室内用の業務用光触媒製品を開発しました。製品名は、室内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）です。
この業務用光触媒コーティング剤は、蛍光灯やLEDライトなどの可視光でも光触媒の効果があることはもちろんのこと、塗装面の仕上がりの良さ、塗装面への定着性や耐久性なども考慮して開発したものです。なお、プラスチックなどの水をはじく性質を持つ物質への塗装は、この製品の姉妹品のプラスチック塗装用をご利用ください。
室内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）を室内で使用すると、次のような効果が期待できます。
- 除菌・防カビ
- 消臭
- 化学物質（有機化合物）の分解
- 有機物の分解
光触媒が分解できるものは有機物です。雑菌やカビ菌、ウイルスといったものや、臭いの成分の多くが有機物ですので、それらを分解できます。また、シックハウスなどの原因とされているホルムアルデヒドやアセトアルデヒド、トルエンなどといったシックハウスの原因といわれているVOC（揮発性有機化合物）を分解する効果もあります。
弊社の業務用光触媒製品をご利用し壁紙クロスにコーティングをされている施工代理店様で、「以前は別の光触媒メーカーの製品を利用していたが、冬になったら壁紙クロスに黒カビが発生してクレームになることが多かった。いろいろな光触媒メーカーの製品を調べ、イリス製品を利用するようになり、それ以降はクレームが1件もない。」とお褒めをいただきました。
酸化チタンを用いた可視光応答型光触媒コーティング剤や効果の高い光触媒コーティング剤をお探しなら、ぜひイリスの業務用光触媒製品をお試しください。
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。