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光触媒チタンアパタイトとは?特徴や用途を解説

2021-09-21

光触媒という言葉を聞いたことがある方は多いかもしれません。
ですが実際に光触媒が一体何なのか、どういう働きをしているのか知らない方がほとんどでしょう。
今回は光触媒とは何かを解説し、さらに最新の光触媒と言われる「光触媒チタンアパタイト」について解説していきます。

光触媒チタンアパタイトとは?特徴や用途を解説

光触媒とは何?

光触媒と一般的に呼ばれているのは、酸化チタンや二酸化チタンという物質です。
白い色を付ける着色料として使われている食品添加物の1つで、さらに環境浄化材料としても使われています。
この光触媒に光を当てると、強力な酸化力が表面に生まれます。
この表面に触れているものを酸化させることでその物質を分解します。
細菌やウィルスをはじめ、におい成分や空気汚染物質なども酸化・分解してくれます。

光触媒には吸着性がない

吸着性というのは、物を吸い付ける能力です。
例えシリカゲルという物質があります。
この物質は水を吸着する働きがあるため、乾燥材としてよく使われています。
離れた場所に浮遊している水分がシリカゲルに吸い付けられることで空気中の湿気をとらえ、空気が乾燥するのです。

一方、光触媒として使われる酸化チタンや二酸化チタンは、酸化力を生み出す場所に触れた有機化合物を分解する能力があります。
ですが、離れた場所にある有機化合物を吸い付けることはできません。
離れた場所にある有機化合物を吸着するためには、吸着させる能力を持つ物質を塗布するなど、吸着層を備える必要があります。
ただし吸着層に触れている物質が酸化・分解させることはできません。
吸着層に多くの物質が付着してしまうと、光触媒はその力が発揮されなくなります。

光触媒チタンアパタイトとは何か

光触媒の中でも「光触媒チタンアパタイト」という物質が注目を集めています。
光触媒チタンアパタイトは、富士通研究所と東京大学先端科学技術センターが共同で開発した新素材の光触媒です。

チタンアパタイトは歯や骨に含まれる成分である「カルシウムヒドロキシアパタイト」にチタンを混ぜ合わせて作られた物質です。
通常カルシウムヒドロキシアパタイトは「Ca10(PO4)6(OH)2」という構造式で表されます。
分かりやすく言うと、10個のカルシウムイオンと6個のリン酸、そして2個の水酸化物異音が結合したものです。
ここにチタンを混ぜ合わせると、カルシウムイオンの内1個だけがチタンイオンに置き換わります。
これがチタンアパタイトです。

チタンイオンが入ることで、酸化チタンや二酸化チタンと同じように光触媒として強い酸化力を持つ物質になります。
またカルシウムヒドロキシアパタイトは、吸着性を持つ物質です。
カルシウムイオンの1つが置き換わったチタンアパタイトに変化しても、この吸着性は変わりません。

つまり酸化チタンや二酸化チタンの光触媒にはない吸着性を、光触媒チタンアパタイトは持ち合わせているのです。

吸着層が不要な新素材の光触媒

酸化チタンや二酸化チタンは、酸化させたい物質を吸着させるために吸着層を備えさえる必要がありました。
ですがチタンアパタイトはそれ自体に吸着性があるため、吸着層が不要です。
酸化させたい物質をチタンアパタイト自体が吸着させ酸化、分解します。

光触媒チタンアパタイトはどのようなものに使われているのか

チタンアパタイトはすでに実用化され、さまざまな製品に光触媒として使われています。

パソコンやスマートフォン

従来の光触媒である酸化チタンでは樹脂基材を分解・劣化させてしまうため、練り込むためには保護膜を形成さえなければなりませんでした。
ですが、光触媒チタンアパタイトは直接樹脂に練り込んでも樹脂基材を分解・劣化させることがありません。
このためパソコンやスマートフォンなどの手を触れる部分にチタンアパタイトを練り込んだ樹脂を使用することが可能になります。
パソコンやスマートフォンの防汚・抗菌が叶うのです。

空気浄化フィルター

抗菌や抗ウィルスといった効果を持つ光触媒チタンアパタイトは、空気浄化フィルターにも含まれます。
空気清浄機をはじめエアコンのフィルターにも光触媒チタンアパタイトが活用されています。
脱臭作用がある点も、フィルターとして利用されるポイントでしょう。

不織布マスク

不織布はマスク素材として広く知られていますよね。
実はこの不織布マスクにもチタンアパタイトが含まれたものがあります。
細菌やウィルス感染を防ぐマスクとして不織布マスクが推奨される理由の1つはチタンアパタイトが含まれるからでしょう。
もちろん全ての不織布マスクに含まれているわけではありませんが、チタンアパタイトが含まれている製品があります。

抗菌シート

感染症対策としてエレベーターのボタンや銀行ATM、病院の自動受付機などに抗菌シートが貼り付けられることが増えました。
透明なシールでどうして抗菌が叶うのか疑問に思う人は多いかもしれません。
ですがこのシールにチタンアパタイトが練り込まれることで、抗菌効果が期待できます。

カーペット

自動車のフロアマットとして使われるカーペットにも、チタンアパタイトが活用されています。

まとめ

光触媒の中でも新素材と言われるチタンアパタイトは、すでに身近なところで活用されています。
光触媒自体が優れた抗菌・抗ウィルス作用を持つ素材だからこそ、このような広がりを見せているのでしょう。
光触媒は室内環境の改善にも役立ちます。
光触媒の力によって室内きれいに保ちたい場合は、ハウスクリーニングのプロである当社にご相談ください。

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