| 防錆・防食効果 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ｂ 酸化チタン光触媒の基礎反応 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ｂ−５−ｃ 防錆・防食効果 |
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| 【技術内容】 |
酸化チタン（TiO2）を金属表面に薄膜コーティングし、防食とセルフクリーニングに用いた例が報告されている。金属腐食は電気化学プロセスであり、陽極（Fe → Fe2+ + 2e）、陰極（1/2O2 + H2O + 2e → 2 OH- or 2 H+ + 2 e → H2）の電子移動反応が関与する。金属の防食には金属と酸素、水との接触をコーティング（クロム、燐酸塩処理、化学的不動態化、耐候性鋼など）により防止する方法、亜鉛などの下地金属より酸化還元電位の低い金属でメッキしてこの犠牲のもとに防食を行う（カソード防食）方法が一般的である。
光触媒の新しい機能として、n-型光半導体を用いた光電気化学的な防食技術について紹介する。光を吸収して発生する電子が半導体伝導帯から金属に流れると、金属の電位はより電位の低い半導体のフラットバンド側にシフトするが、このバンド位置が金属の酸化電位よりも低い場合、その酸化を抑制でき、防食効果が期待できる。光カソード防食と呼ばれるこの効果は東京大学の辻川らにより1994年に初めて報告されたが、304 stainless steel (SUS 304)、銅、炭素鋼などの金属材料へ適用して効果が確認されている。 |
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| 【図】 |
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| 図１ 光電気化学的なTiO2による金属防食の原理 |
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| 出典：「Photoelectrochemical Anticorrosion and Self‐Cleaning Effects of a TiO2 Coating for Type 304 Stainless Steel．」、「J Electrochem Soc VOL. 148 NO.１」、（2001年）、OHKO Y、TATSUMA T、FUJISHIMA A、SAITOH S著、The Electrochemical Society Inc発行、B24頁 Fig.１ Mechanism of the photoelectrochemical anticorrosion effect of TiO2 for metals. Reproduced by permission of The Electrochemical Society, Inc. |
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| 図２ TiO2によるSUS-304の光防食効果 |
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| 出典：「Photoelectrochemical Anticorrosion and Self‐Cleaning Effects of a TiO2 Coating for Type 304 Stainless Steel．」、「J Electrochem Soc VOL. 148 NO.１」、（2001年）、OHKO Y、TATSUMA T、FUJISHIMA A、SAITOH S著、The Electrochemical Society Inc発行、B27頁 Fig.６ (A, top) (a) Dark potentials and (b) photopotentials unde UV ilumination (10mW/cm2) of TiO2-coated SUS 304 as a function of TiO2 coverage. (B, bottom) Amounts of dissolved iron in test solutions (50mL) after 20h for TiO2-coated SUS 304 (a) in the dark and (I) under UV illumination (10mW/cm2) as a function of TiO2 coverage. The test area was limited to 1 cm2. The test solution was aerated 3wt% NaCl (pH 5) under static conditions at room temperature. Reproduced by permission of The Electrochemical Society, Inc. |
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| 図２の説明：3%食塩水溶液の中でSUS 304は溶解、1μg/20hの溶出が観測される。TiO2コーティングにより、酸化還元電位が-350mV (vs Ag/AgCl)まで上昇、光電気化学防食が可能となり、鉄の溶出も抑制される。TiO2によるコーティング割合が100%でなくとも効果が現れる。 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「J Electrochem Soc VOL. 148 NO.１」、（2001年）、OHKO Y、TATSUMA T、FUJISHIMA A、SAITOH S著、The Electrochemical Society Inc発行、B24頁〜B28頁 |
