酸化チタンとは?

酸化チタン(TiO2)それ自体は、以前から白色顔料や紫外線吸収材料として塗料・顔料・化粧品の材料に広く用いられ、食品添加物としても認められている安価で安全な材料です。
これらの用途とは別に、酸化チタン膜をコーティングした材料は、特別な装置・設備などを用意しなくても抗菌・防臭・防汚効果を示します。これらが日陰程度の太陽光や室内での蛍光灯を利用した光触媒反応によるものです。
ほかにも光触媒物質はありますが、酸化チタンが他の材料の追従を許さない大きな理由は、化学的安定で、透明性があり無害である点です。


光触媒の原理

光触媒原理図
388nm以下の紫外線が酸化チタンに当ると光電効果により電子が起こされ、その抜けた電子により正孔(ホール)が発生します。電子は空気中の酸素を還元してスーパーオキサイドアニオン(O2-)に、正孔は表面の水分(吸着水)を酸化してヒドロキシラジカル(OH)に変えます。
ヒドロキシラジカルは強い酸化力を持ち、触媒表面の汚れなどの有機物を分解して、二酸化炭素と水に変えます。
スーパーオキサイドアニオンは、過酸化水素(H2O2)を経て水に変化します。これらの活性酸素は非常に反応性が強く有機物を完全に分解し炭酸ガスや水などの無毒な物質に変えることが出来、OHラジカルは酸化チタンに光と水が供給されると発生し続けいつまでも光触媒反応を行います。

光触媒の防汚作用

光触媒による自浄作用は、有機物を酸化分解する作用と、親水性によるセルフクリーニング化の2通りの効果によるものです。
例えば、建物外壁の表面に酸化チタンをコーティングして太陽光や蛍光灯の光を照射すると有機物(油分など)の分解が容易に起こります。さらに、汚れの付着の原因となる有機物(油分など)が分解されるわけですから、降雨による自浄作用が期待できるわけです。
また、先ほど記述してありますように酸化チタン自体は経年変化することなくこの効果が長く持続することになります。