―光触媒ってたまに聞くけど、いったい何なの？

■ 触媒とは？

化学反応が起きる際、その反応速度を増大させるけれど、そのもの自体は反応式に現れない物質を触媒といいます。
それ自体は化学反応しないけれど、化学反応を促進させるものです。

■ 光触媒とは？

光触媒とは、吸収した光のエネルギーを反応物質に与えることによって化学反応を促進させる物質のことをいいます。
よく間違われやすいのですが、光が触媒という意味ではありません。

あまり聞きなれないものかもしれませんが、私たちの身近なもので言えば、葉緑素が光触媒の一種です。葉緑素に光があたることによって、水と二酸化炭素から炭水化物と酸素が作り出されます。
いわゆる光合成です。

葉緑素のような物質に、酸化チタン（二酸化チタン、TiO2）があります。
（最近では、酸化チタンのような半導体を利用するもののみを光触媒反応と考えられています）
現在、光触媒としてさまざまな形で応用されているのが、この酸化チタンを用いたものです。
（詳しくは「酸化チタンの特徴」参照）

当サイトで紹介しているような造花や人工観葉植物のほかにも、テント・外壁材・窓ガラスなどの表面に酸化チタンをコーティングすることによって、光触媒の効果が得られます。
（具体的な効果については「光触媒の効果」参照）

■ 光触媒で起こる化学反応

光には、その波長に応じてエネルギーが存在します。波長の短いものほどエネルギーは高くなります。
光を光触媒（酸化チタン）に照射すると、光触媒中にあった電子がそのエネルギーを受け取り、より高いエネルギー状態になります。これを”励起”といいます。

電子の移動は酸化還元という化学反応です。光触媒でも、電子の励起によって酸化還元が起きています。

エネルギーを受け取って電子が違う状態に遷移する際、もといた状態は孔となり、これを正孔（ホール）と呼んでいます。電子はマイナス（負）の電荷をもっているので、その不在は逆にプラス（正）の電荷を持つことになり、そのため正孔というわけです。

この正孔は強い酸化力（＝他の物質から電子を奪う）を持っています。
そのため、近くにある有機物から電子を奪い、電子を奪われた有機物は結合を分断され、最終的には二酸化炭素や水となり大気中に発散していきます。

■ 触媒と光触媒の違い

反応の前後で変化がないので”触媒”という言葉が使われていますが、光触媒は正確には触媒ではありません。

触媒反応の起こる場所を、活性点といいます。例えば、固体の触媒の場合は、その表面が活性点となります。

触媒反応ではこの活性点が存在し、光触媒反応の場合は活性点は存在しません。光が当たった場所で光の量に応じて電子が励起し、それによって起こる酸化還元反応だからです。

光触媒反応は、触媒反応というより、むしろ光化学反応の一種ととらえたほうがよいでしょう。