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通常の触媒プロセスでは困難な化学反応を[[常温]]で引き起こしたり、また[[化学物質]]の[[自由エネルギー]]を増加させる反応を起こす場合がある。[[天然]]の光触媒反応として[[光合成]]が挙げられるが、[[人工]]の化学物質を指すことが多い。英語で光触媒の作用は photocatalysis と呼ばれる。
| author=大谷文章
| year=2005
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| url=https://pcat.cat.hokudai.ac.jp/hyojun/PDFFiles/chapter11-12(035_125).pdf
}}</ref>。
== 歴史 ==
歴史的に日本で光触媒という用語が最初に用いられたのは[[飯盛里安]]の[[フェリシアン化カリウム]]の光反応に関する二つの論文（1915年）である<ref>飯盛里安、「[https://doi.org/10.1246/nikkashi1880.36.553 フェリシアン化カリウムの光反応（第一報）臭素の存在における光分解]」『東京化学会誌』 1915年 36巻 6号 p.553-558, {{doi|10.1246/nikkashi1880.36.553}}</ref><ref>飯盛里安、「[https://doi.org/10.1246/nikkashi1880.36.558 フェリシアン化カリウムの光反応（第二報）光触媒作用（其一）]」 『東京化学会誌』 1915年 36巻 6号 p.558-580, {{doi|10.1246/nikkashi1880.36.558}}</ref>。二つ目の論文で述べられている反応機構は広義の光触媒反応に相当する。
光触媒効果について述べられた最初期の記述は1911年に遡る。ドイツの化学者Alexander Eibner博士が、[[酸化亜鉛]] (ZnO) に照光すると濃青色の色素プロイセン・ブルー (Prussian blue) の漂白が起こる現象についての研究において、光触媒の概念を用いた<ref>{{Cite journal
| last=Eibner | first=Alexander
| date=1911
| title=Action of Light on Pigments I
| url=
| journal=Chem-ZTG
| volume=35 | pages=753–755 | via=}}</ref><ref name=":0">{{Cite book
| title=Design of Advanced Photocatalytic Materials for Energy and Environmental Applications
| last=Coronado | first=Juan M.
| last2=Fresno | first2=Fernando
| last3=Hernández-Alonso | first3=María D.
| last4=Portela | first4=Racquel
| publisher=Springer
| year=2013
| isbn=978-1-4471-5061-9
| location=London
| pages=1–5
| doi=10.1007/978-1-4471-5061-9
| hdl=10261/162776}}</ref>。同年にBruner and Kozakは[[ウラニルイオン|ウラニル塩]]の存在下で光を照射すると起こる[[シュウ酸]]の劣化について議論した論文を発表した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Bruner | first=L.
| last2=Kozak | first2=J.
| date=1911
| title=Information on the Photocatalysis I The Light Reaction in Uranium Salt Plus Oxalic Acid Mixtures
| url=
| journal=Elktrochem Agnew P
| volume=17 | pages=354–360 | via=}}</ref>。1913年には、Landauは光触媒現象を説明する論文を発表した。この理論は光化学反応における光量子束を決定する基礎となる[[:en:Actinometer|感光計測法]]の開発につながった。<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Landau | first=M.
| date=1913
| title=Le Phénomène de la Photocatalyse
| url=
| journal=Compt Rend
| volume=156 | pages=1894–1896 | via=}}</ref>。1921年には、Baly et. al は[[可視光線]]の下で[[水酸化鉄]]とコロイド状[[ウラン]]を触媒とする[[ホルムアルデヒド]]の生成についての論文を発表した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Baly | first=E.C.C.
| last2=Helilbron | first2=I.M.
| last3=Barker | first3=W.F.
| date=1921
| title=Photocatalysis. Part I. The Synthesis of Formaldehyde and Carbohydrates from Carbon Dioxide and Water.
| url=https://zenodo.org/record/1503399
| journal=J Chem Soc
| volume=119 | pages=1025–1035 | via= | doi=10.1039/CT9211901025}}</ref>。1938年になって、Doodeve and Kitchenerが安定性が高く毒性のない酸化物TiO<sub>2</sub>が、酸素の存在下で染料を漂白するための[[光増感剤]]として働くことを発見した。これは、TiO<sub>2</sub>によって吸収された紫外線がその表面で活性酸素種の生成を導き、[[:en:photooxidation|光酸化]]を通じて有機化学的なしみを生じる現象である。これは不均一系光触媒（反応物と触媒の[[相 (物質)|相]]が異なる）の根源的な性質が観察された最初の事例である<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Goodeve | first=C.F.
| last2=Kitchener | first2=J.A.
| date=1938
| title=The Mechanism of Photosensitization by Solids
| url=
| journal=Faraday Soc
| volume=34 | pages=902–912 | doi=10.1039/tf9383400902}}</ref>。
その後25年以上、実用性のある応用が見つからなかったことから、研究者の関心は薄れ光触媒の研究は停滞した。1964年になって、V.N. FilimonovはZnOおよびTiO<sub>2</sub>からの[[イソプロパノール]]の光酸化に関して研究成果を発表した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Filimonov | first=V.N.
| date=1964
| title=Photocatalytic Oxidation of Gaseous Isopropanol on ZnO + TiO2.
| url=
| journal=Dokl. Akad. Nauk SSSR
| volume=154 | issue=4 | pages=922–925 | via=}}</ref>。また同時期に、Kato and Mashio (1964)、Doerffler and Hauffe (1964)、そしてIkekawa et al. (1965) は、ZnO発光からの二酸化炭素と有機溶媒の酸化／光酸化の研究成果を発表した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Ikekawa | first=A.
| last2=Kamiya | first2=M.
| last3=Fujita | first3=Y.
| last4=Kwan | first4=T.
| date=1965
| title=Competition of Homogeneous and Heterogeneous Chain Terminations in Heterogeneous Photooxidation Catalysis by ZnO
| url=
| journal=Bull Chem Soc Jpn
| volume=38 | pages=32–36
| doi=10.1246/bcsj.38.32}}</ref><ref>{{Cite journal
| last=Doerffler | first=W.
| last2=Hauffe | first2=K.
| date=1964
| title=Heterogeneous Photocatalysis I. Influence of Oxidizing and Reducing Gases on the Electrical Conductivity of Dark and Illuminated Zinc Oxide Surfaces
| url=
| journal=J Catal
| volume=3 | issue=2 | pages=156–170
| doi=10.1016/0021-9517(64)90123-X}}</ref><ref>{{Cite journal
| last=Kato | first=S.
| last2=Mashio | first2=F.
| date=1964
| title=Titanium Dioxide-Photocatalyzed Oxidation. I. Titanium Dioxide Photocatalyzed Liquid Phase Oxidation of Tetralin
| url=
| journal=Kogyo Kagaku Zasshi
| volume=67 | pages=1136–1140
| doi=10.1246/nikkashi1898.67.8_1136}}</ref>。1970年、Formenti et. alおよびTanaka and Blyholdeは、様々な[[アルケン]]の酸化と[[亜酸化窒素]] (N<sub>2</sub>O) の光触媒による腐食を観察した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Formenti | first=M.
| last2=Julliet F. | first2=F.
| last3=Teichner SJ | first3=S.J.
| date=1970
| title=Controlled Photooxidation of Paraffins and Olefins over Anatase at Room Temperature
| url=
| journal=C R Seances Acad, Sci Ser C
| volume=270C | pages=138–141 | via=}}</ref><ref>{{Cite journal
| last=Tanaka | first=K.I.
| last2=Blyholde | first2=G.
| date=1970
| title=Photocatalytic and Thermal Catalytic Decomposition of Nitrous Oxide on Zinc Oxide.
| url=
| journal=J. Chem. Soc. D
| volume=18 | pages=1130 | via=}}</ref>。
1972年、[[本多健一]]と[[藤嶋昭]]は酸化チタンTiO<sub>2</sub>と[[白金]]の電極の間で水の電気化学的光分解が発生していることを発見した。この現象では、紫外線が電極に吸収され白金電極（陰極：酸化側）から酸化チタン電極（陽極：還元側）へ電子が流れ、[[水素]]の生成が陽極で発生する。これは、有用な物質である水素を効率的に生成することができるため、大きな成果となった。この研究結果は、さらなる光触媒の発展を促した。1977年、Nozikは電気化学的光分解の過程で貴金属（白金や金など）を組み込むと感光性が増大し、外部ポテンシャルは必要としないことを発見した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Nozik | first=A.J.
| date=1977
| title=Photochemical Diodes
| url=
| journal=Appl Phys Lett
| volume=30 | issue=11 | pages=567–570
| doi=10.1063/1.89262
| bibcode=1977ApPhL..30..567N}}</ref>。さらに、Wagner and Somorjai (1980)およびSakata and Kawai (1981) は[[チタン酸ストロンチウム]] (SrTiO<sub>3</sub>) の表面で光生産を通じて水素の生成が起こること、そしてTiO<sub>2</sub>と[[アダムス触媒|PtO<sub>2</sub>]]の照光からエタノール中で水素とメタンの生成が起こることを発見した<ref name=":0" /><ref>{{Cite journal
| last=Wagner | first=F.T.
| last2=Somorjai | first2=G.A.
| date=1980
| title=Photocatalytic and Photoelectrochemical Hydrogen Production on Strontium Titanate Single Crystals
| url=https://escholarship.org/uc/item/72f8n0w6
| journal=J Am Chem Soc
| volume=102 | issue=17 | pages=5494–5502 | via=
| doi=10.1021/ja00537a013}}</ref><ref>{{Cite journal
| last=Sakata | first=T.
| last2=Kawai | first2=T.
| date=1981
| title=Heterogeneous Photocatalytic Production of Hydrogen and Methane from Ethanol and Water
| url=
| journal=Chem Phys Lett
| volume=80 | issue=2 | pages=341–344
| doi=10.1016/0009-2614(81)80121-2
| bibcode=1981CPL....80..341S}}</ref>。
== 酸化チタン ==
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