光触媒
光触媒は光を照射することによって触媒の効果が発現する材料です。藤島博士がその効果を発見したことで有名です。有機物の酸化分解や水の分解による水素生成、超親水化などの機能を持ちます。主な材料は酸化チタンで、これは半導体です。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月19日
光触媒における水の分解反応は、光触媒が光を吸収する際に電子-ホール対を生成し、ホールが水を酸化して酸素を発生、電子が水を還元して水素を発生することにより行われます。 pic.twitter.com/HwWwXup9Vh
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酸化チタン(TiO₂)には主にルチル型とアナターゼ型の結晶構造がありますが、光触媒には活性の強いアナターゼ型のものが使われます。 pic.twitter.com/ZXNIJivknI
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年1月19日
酸化チタンのバンドギャップは3.2 eVで、波長に換算して387 nmであり、これより短い波長の光のみを吸収できます。よって、酸化チタンは基本的には紫外光が当たらないと光触媒活性を示しません。(可視光でも活性を示すように工夫された物もあります)
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酸化チタン以外にも光触媒活性を示す半導体があります。光反応で水素が発生するには伝導帯のエネルギーレベルが水の還元電位よりも負側、酸素が発生するには価電子帯のエネルギーレベルが水の酸化電位より正側にあることが最低条件となります。
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最近では東芝マテリアルから「ルネキャット」というスプレータイプの可視光応答光触媒が発売されています。https://t.co/RuKuqUIaew @amazonJPさんから
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「ルネキャット」は酸化タングステン(WO₃)でできているみたいです。可視光が使えるので酸化分解の能力も酸化チタンより高いです。ただし、WO₃の伝導帯は水の還元電位より正側の位置にあるため、水素を発生させることができません。https://t.co/8wA2FM3q4T
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「ルネキャット」は酸化タングステン(WO₃)でできているみたいです。可視光が使えるので酸化分解の能力も酸化チタンより高いです。ただし、WO₃の伝導帯は水の還元電位より正側の位置にあるため、水素を発生させることができません。https://t.co/8wA2FM3q4T
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