光触媒は光を吸収して多様な化学反応を起こす物質と定義される。光触媒には金属酸化物と黄化物などが知られているが、これらの中でTiO2 は高い光触媒 活性、化学的安定性、広い適用範囲などの理由で一番活発して常用化されている。

2. 反応メカニズム

TiO2光触媒は半導性物質としてエネルギ帯(Band-gab energy:~3.0eV) 以上の光(380nm 以下)を照射させると光酸化(Photo-oxidation), 光還元(Photo-reduction)及び親水化反応(Hydrophilic reaction)を起こす。このような光触媒反応は環境親和的浄化技術として有害有機物(VOCs)の無害化、環境ホルモンの分解·除去、大気中のNOx、SOx除去、 抗菌及び殺菌、脱臭などの環境部分とガラス·鏡の曇り防止、 防汚、自浄作用などの機能性部分に活用されている。

光触媒によって起こる酸化·還元反応のメカニズムは光照射によってVB(Valence band)と CB(Conduction band)へそれぞれ正孔(h+)と励起電子(e-)が形成され、これらと大気中の水と酸素が反応して水酸化ラディカル(OH)と活性酸素(O2-)を形成してこれらの高い反応性によって水酸化ラディカルは強力な酸化反応を起こし、活性酸素は還元反応を起こすことで提示されている。

光照射による表面親水化反応(Hydrophilic reaction)のメカニズムは 光照射によって生成される酸素欠乏(Oxygen vacancy) の所と吸着された有機物の光酸化分解された表面に水分の吸着に よって親水性が現れることで 提示されている。

3. 光触媒TiO2機能

有機汚染物質分解: 光触媒の強力な酸化力は既存の燃焼酸化法、Ozone酸化法、Fenton酸化法などの方法で処理の難しい有機汚染物質分解を分解して無害化することができる。そして悪臭などの除去にも活用することができる。

有機塩素化合物及びフェノール類: Trichloroethylene

環境ホルモン類 : Dioxin, Bisphenol, Nonylphenol, Estradiol

有害VOCs類: Acetaldehyde, Formaldeyhde, Toluene

悪臭ガス: H2S, Thiol, Amine

その他脱臭の要求される臭い: Cigarette smell

大気汚染物質分解: 自動車排気ガス、焼却炉、発展所などで排出されて大気汚染の原因になる窒素酸化物(NOx)、黄酸化物(SOx)を光酸化反応を通じて酸の形態での回収及び処理することができる。

自浄(Self-Cleaning): 自分で汚染を除去してきれいな表面を維持する機能として光触媒の表面親水反応によって汚染物質が浮遊と光酸化分解反応によって除去される。
<適用分野 ：建築物内外装材、道路資材、トンネル照明灯、屋外照明灯、看板など>

抗菌·殺菌機能: 光触媒機能によって形成される水酸化ラディカルの強い酸化力によって表面のバクテリア、細菌を殺すことになる。このような強い酸化力は抗菌·殺菌だけでなく細菌の残骸及び毒素まで分解するから銀(Ag)及び銅(Cu)などの他の抗菌剤にはない優秀な特性を現す。(適用分野：病院、厨房及び各種衛生機器など)

4. 光触媒TiO2適用分野