1.光触媒ホワイトロンとは？

光触媒とは、光を吸収してエネルギーの高い状態となり、そのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質です。光触媒は光を吸収すると価電子帯に正孔ができ、電子と反応を起こします。特に二酸化チタンは、安全で無害なため、光触媒としての研究が進められています。正孔は水や溶存酸素と反応しOHラジカルなどを生成し、これが有害物質を分解する。OHラジカルは消毒や殺菌に主に使われている塩素やオゾンなどより強い酸化力を持っています。二酸化チタンでは太陽光や蛍光灯の光に反応します。光触媒は、分解されにくいさまざまな有機化学物質や臭い、細菌、カビ、油汚れなどを、光を照射することによって分解･処理することができます。

特徴として、有害な物質が完全分解される、常温・常圧で行える、光以外は消費されるものがない、わずかな光でも作用するなどがあり、特に大気中や水中の希薄物質を分解除去するのに適しています。しかも、二酸化チタンは熱的にも科学的にも比較的安定なセラミックスであり、光触媒として働いても自分は変化しないため、原理的には半永久的に使用できます。

2.アパタイトとは？

アパタイトとは歯のエナメル質の95％、骨の65％を構成する物質です。アパタイトは、タンパク質や物質の吸着能に優れ大量の細菌やウィルス、アンモニアや窒素酸化物、アルデヒド類などを吸着することができるため環境浄化材料として利用できますが、その吸着機能はいずれ飽和してしまうため、定期的な交換が必要となり、半永久的に吸着機能が続くわけではありません。したがって、アパタイトの吸着機能を持続させることができれば、環境浄化材料としての応用範囲が広がります。一方、二酸化チタン光触媒は、光を当てることにより、非常に強い酸化力を生じ、接触してくる有害化学物質や細菌、カビ、臭い、汚れなどを分解し、炭酸ガスなどに分解･除去することができます。

反面、物質や菌などを引き寄せたり多量に吸着する作用はないため、表面に接触してきた物質しか分解できないし、光が当たらないと機能しないなど、問題点も多い。そこで、アパタイトとに酸化チタンを複合化すれば、物質を吸着して分解する多機能材料を創生することができると考えられる。アパタイト、二酸化チタンの欠点を補い、長所を引き出すため二酸化チタンの表面をアパタイトで覆った複合セラミックス材料が環境浄化材料として有効であると考えられる。

3.ナノメートルオーダーのアパタイト結晶を析出させた二酸化チタン

アパタイトは、細菌やウィルスなどのタンパク質やアンモニアや窒素酸化物、ア

ルデヒド類などの吸着能に優れ、それらを大量に吸着することができる。そのた

め環境改善材料としての利用も可能である。一方、光触媒は、光を照射すること

で強い酸化力を生じるため、有害な有機化学物質や細菌、臭いなどを分解し炭酸

ガスや水などに分解・除去することができる。反面、樹脂や有機系の塗料や繊維

などに粉末を混合すると基材やバインダーそのものを分解して、変色させたりぼ

ろぼろにしてしまうためそのままでは混合して応用できない。また、大気中に浮

遊したり水中の分散している有機物や細菌などをその表面に引き寄せたり多量に

吸着しておくことはできないため、たまたま接触した物質しか分解できない。さ

らにはもっとも重大な欠点として光が当たらないと全く機能しないことが挙げら

れる。そこで、これらのアパタイトや二酸化チタン光触媒の欠点を補うために二

酸化チタンの表面にナノメートルオーダーのアパタイト結晶を析出させた複合材

料を開発した。この複合材料は、環境浄化材料としての応用範囲を飛躍的に拡大

する可能性がある。