添加了銅類化合物的二氧化鈦具有抗菌抗病毒作用

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【日經BP社報導】東京大學尖端科學技術研究中心及昭和Titanium（總部：富山市）等9家企業宣佈，開發出了可在可見光條件下發揮光觸媒轉換器作用的、添加了銅類化合物的二氧化鈦（TiO2），參與聯合開發的企業將使其產品化。擔任項目負責人的尖端科學技術研究中心教授橋本和仁介紹說，此次的發佈重點是，「在醫院及機場等現場對此次開發的添加有銅化合物的二氧化鈦進行了實證實驗，已確認這種觸媒轉換器具有出色的抗菌抗病毒效果」。

這一成果是2012年10月11日作為日本新能源與產業技術綜合開發機構（NEDO）和東京大學共同實施的「迴圈社會構築型光觸媒轉換器產業創造」項目成果報告會上發佈的。該項目的開發目標是使可見光響應型二氧化鈦類光觸媒轉換器的光觸媒轉換器敏感度提高到原來的10倍並達到實用水準。

該項目的開發成果——二氧化鈦類光觸媒轉換器有兩種，分別是添加了銅類化合物和鐵類化合物的二氧化鈦。將大腸桿菌放在塗了含有銅類化合物的二氧化鈦的試樣上，並對其照射照度為800lx的光，兩個小時後便顯示出了大腸桿菌減至1/104以下的抗菌效果（達到滅活狀態）。

利用透射電子顯微鏡（TEM）觀察這一過程時發現，大腸桿菌被分解並失去了活性。橋本教授解釋稱，「這是因為二氧化鈦類光觸媒轉換器將大腸桿菌作為有機物進行了分解」。並由此推斷，這種觸媒轉換器無論對什麼菌種，均可發揮光觸媒轉換器效果。目前，「已確認對引發感染等的革蘭氏陽性菌（耐藥性金黃色葡萄球菌等）等9種細菌具有抗菌效果」。

此次開發的二氧化鈦類光觸媒轉換器還顯示出了出色的抗病毒效果。橋本教授介紹稱，「這是首次在二氧化鈦類光觸媒轉換器中確認到全面的抗病毒效果」。比如，對RNA（核糖核酸）病毒Qβ噬菌體照射照度為800lx的光，一個小時後病毒就會減至1/107以下（達到滅活狀態）。

其實，即便不用光源照射，此次開發的而氧化鈦類光觸媒轉換器也可顯示出一定程度的抗菌抗病毒效果。橋本教授稱，「這種現象基於使蛋白質改性的效果而並非光觸媒轉換器功能，詳細原理今後將予以介紹」。

參與項目的各企業將此次開發的二氧化鈦係光觸媒轉換器用在醫院及機場等現場，並確認了其抗菌效果及除臭效果。醫院方面，此次獲得了橫濱市立大學附屬醫院和北裏醫院兩家醫院的協助，在兩家醫院的多功能洗手間及男士洗手間的牆面上塗覆此次開發的光觸媒轉換器進行了實證試驗。據負責該試驗的東陶介紹，「發現盥洗池周邊產生了約96％的抗菌效果和防臭效果」。除了這兩家醫院之外，還在日本板硝子及積水樹脂技術研究所（總部：滋賀縣龍王町）進行了實證試驗並確認了抗菌除臭效果。

機場方面，此次委託北海道的新千歲機場進行協助，松下介紹說，「新千歲機場用來運送行李的個人用推車等使用了這種光觸媒轉換器，並已確認具有抗菌效果」。

橋本教授介紹說，此次新發現了兩種效應——多電子氧還原觸媒轉換器效應和和界面電荷移動型光激勵效應，並應用到了二氧化鈦類光觸媒轉換器中。由於其光催化機制與原來的二氧化鈦類光觸媒轉換器完全不同，因此「使可見光敏感度提高了10倍以上」。

多電子氧還原觸媒轉換器效應是指，在二氧化鈦表面設置由二價銅離子、氧離子及氫氧根離子構成的奈米簇助觸媒轉換器，使其產生多電子而非單電子並儲存起來，然後進行氧還原，發生O2＋2H＋＋2e－→H2O2反應。

界面電荷移動型光激勵效應是指，使二氧化鈦表面附著直徑為2～3nm的二價銅化合物，在二氧化鈦的基頻和導帶之間（導帶稍下方）形成中間帶，並在此通過光激勵方式來激活電子。電子會還原旁邊的氧氣（O2），最終形成H2O2，由此發揮光觸媒轉換器效果。

此次開發的二氧化鈦類光觸媒轉換器是通過在奈米水準上使銅類化合物（或鐵類化合物）附著在二氧化鈦粒子表面來製造的。銅類化合物（或鐵類化合物）可按照0.2～0.3％的重量比微量添加。負責生產二氧化鈦類光觸媒轉換器粉末的昭和Titanium介紹稱，「其製造方法中含有技術訣竅」，「目前，用來使銅類化合物附著在二氧化鈦粒子表面的實驗設備已安裝完畢」。目前的日產能為10kg（月產能約為300kg）。東陶及松下等負責光觸媒轉換器應用產品業務的公司在利用昭和Titanium生產的氧化鈦類光觸媒轉換器粉末進行塗覆時，進行了多項改進，並製造出了適合的部件與材料。

據昭和Titanium介紹，「如果需要在可見光條件下實施抗菌抗病毒及除臭的市場順利形成，就要考慮設置量產設備了」。

（特約撰稿人：丸山正明）

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/nano/63141-20121015.html?ref=ML

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