●脱硝触媒
脱硝触媒は、光触媒と並ぶ主要な環境触媒です。Ｎ Ｏx(
窒素酸化物)
の分解反応を助けて、無害な窒素ガ スと酸素ガスにします。ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx
の３成分を同 時処理する三元触媒など、反応活性の高い脱硝触媒 の開発が進んでいます。すでに自動車排ガスの触媒 燃焼に活用されていますが、今後はディーゼルエンジ ンを搭載したトラックや船舶の排ガスに含まれるＮＯx
の低減化への応用が強く望まれています。基礎ゼミ41
脱硝触媒といっても２種類ある
ボイラー、自家発電装置、燃焼炉等各種固定燃 焼装置、金属エッチングなどから発生する窒素 酸化物（ＮＯ x ）の除去。還元剤としてアンモニア を使用する選択的還元法触媒。
ＮＯ x( 窒素酸化物 ) の分解反応触媒。炭化水
素（ＨＣ）、ＣＯ、ＮＯ x の３成分を同時処理する
三元触媒 ＝自動車触媒
脱硝触媒 4NO + 4NH
3 →4N
2+ O
2+ 6H
2O
基礎ゼミ43
自動車触媒
現在、アルミナをベースとし白金、パラジウム、ロジウ ムを加えた三元触媒が主。
ロジウムは窒素酸化物（ＮＯx
）の還元能力が高く、白 金とパラジウムは炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）の酸化能力が高い。
ガソリンエンジンの排ガス組成ではＨＣ、ＣＯ、ＮＯx
の バランスがとれているため、ＨＣとＣＯの酸化反応とＮＯx
の還元反応を同時に行わせることができる。排ガス規制 －ガソリン車
基礎ゼミ45
排ガス規制 －ディーゼル大型
ガソリン車の型式と燃料蒸気圧による日
間蒸発ロスの違い
基礎ゼミ47
燃料中の硫黄分とガソリン車の NOx 排 出量との関係（ 10 ・ 15 モード）
＊ストイキオ＝理論空燃費：ガソリン１ｇに対して、空気14ｇの割合で燃やすのがもっとも理想とされている比 率。ストイキとも言う。
I．ディーゼル自動車の排出ガス低減対策（新長期目標）
（目標値）
○浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）、二酸化窒素（ＮＯ２）等の大気汚染状況が厳しい中、ディーゼル自動車から排出される粒子状物質の健 康リスクが高いことが明らかになってきたことから、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を低減しつつ、粒子状物質（ＰＭ）に重点をおいた対策を行う。
特に、重量車（車両総重量3.5ｔ超）は、ＰＭをより大幅に低減する。
なお、一酸化炭素（ＣＯ）については、環境基準を達成していること等から、新短期規制値に据え置く。
○新長期目標以降の自動車排出ガス低減対策（新たな低減目標）を検討する。その際、軽油中の硫黄分の低減等、燃料対策も併せ て検討する。
（備考）達成時期については、「平成17年末まで」と第四次答申（平成12年11月）において答申されている。
II．ガソリン自動車の排出ガス低減対策（新長期目標）
（目標値）
○排出ガス低減対策と二酸化炭素低減対策の両立に配慮しつつ、ＮＯｘ等を低減する。
なお、一酸化炭素（ＣＯ）については、環境基準を達成していること等から、新短期規制値に据え置く。
○新長期目標以降の自動車排出ガス低減対策（新たな低減目標）を検討する。その際、ガソリン中の硫黄分の低減等、燃料対策も併 せて検討する。
（達成時期）
○乗用車等は平成17年末までとする。但し、軽貨物車は、平成19年末までとする。
今後の自動車排ガス対策
基礎ゼミ49
自動車触媒のリサイクル
Pt
基礎ゼミ51
同和鉱業の取り組み
同和鉱業は、これまで廃棄物とされていたものを資源と見なし、こ れをリサイクル（再資源化）することにより、世界に偏在する希少金属 の安定供給をはかり、循環型社会の実現をめざして金属リサイクル 事業に積極的に取り組んでいます。 1991
年には、自動車用廃触媒からのPt
、Pd
、Rh
の回収を目的と する㈱日本ピージーエムを田中貴金属工業㈱との合弁で設立しまし た。現在、廃触媒処理での国内シェアは、ほぼ100
％、世界シェアで は25
％を占めています。今後海外集荷を強化、増強しリサイクルを 進めていきます。
また、1995
年に、小坂製錬所における鉛バッテリー処理と、同和ハ イテックにおける液晶製造工程のスクラップからのIn
回収事業を開 始しました。さらに、1998
年には、Ga
、Ge
のリサイクルも事業化し ています。同和鉱業の取り組み
小坂製錬所で現在処理して いる使用済み製品等は、従 来からの故銅に加え、フィル ム、酸化銀電池、電子基板、GaAs
半導体、携帯電話と多 岐にわたり、処理原料に占め る二次原料の比率は、右の グラフで示す通りPd90
％、Pb20
％、Ag15
％、Cu12
％ となっています。53
光触媒
光触媒の特異性
電子と正孔の生成
光励起はバルクの役割 電子＋プロトン→水素生成
水素生成は表面触媒機能 表面機能とバルク機能の両方の制御が必要
基礎ゼミ55
本多・藤嶋効果 水→水素発生
光利用効率を上げることが必須 光利用効率を上げることが必須
解説
１．光触媒とはなにか
触媒は「それ自身は変化することなく化学反応 を促進する物質」と定義
光触媒はこれに「光照射下で」という条件が付 加
身近に見られる光触媒の例： 植物の光合成で
重要な働きをしている葉緑素（クロロフィル）
基礎ゼミ57
図１ 植物の光合成も一種の光触媒反応
光触媒の用途別マスコミ発表件数
空気清浄機、脱臭フィルター等52
外壁、外装、建材、テント等の防汚36
抗菌・脱臭用繊維および紙15
蛍光ランプ、街路灯関連の防汚14
浄水・活水器14
防汚・抗菌タイル（内装、外装）10
道路、コンクリート、セメント10
キッチン関連の防汚・抗菌10
自動車の防汚コーティング3
基礎ゼミ59
光触媒
残念ながら光合成をできる光触媒を人類はまだ作り出 していない。
光によって機能する半導体素子（デバイス）
太陽電池、光ダイオード、光トランジスターなど
光→電気変換、光→電気信号制御
光→化学反応制御
半導体光触媒の一般的機能： 脱臭、抗菌・殺菌、防汚、有害物質の除去、ガラス・鏡の曇り防止、な ど
図２ 光触媒を応用した商品の例
基礎ゼミ61
光触媒特許件数の 推移 光触媒特許件数の 推移
光触媒特許数（物質別）
基礎ゼミ63
２．光によって起こる反応
光化学反応
光触媒によって起こる反 応（光触媒反応）も一種 の光化学反応
従来の光化学反応とは メカニズムが違う３．光のエネルギー
光化学反応でも光触媒反応でもすべての光が 使えるわけではない
あるエネルギー以上の光だけしか使えない
光のエネルギーは波長が短いほど高くなる
光のエネルギー（ eV, 電子ボルト）
＝（プランクの定数）×（光の速度）÷波長（ nm 、 ナノメートル）
1240 nm
基礎ゼミ65
図４ 光のエネルギーと波長
太陽光
可視光領域
基礎ゼミ67
４．半導体の光励起と光触媒反応
二酸化チタン（ TiO 2 、チタニア）
ｎ型半導体に属す
電子によって電気を通すタイプの半導体
酸化チタンにあるエネルギー以上の光が当たると、酸 化チタンを構成している電子（価電子帯電子）が励起し て、上のレベル（伝導帯）の電子になる
これが半導体の光励起状態
価電子帯（下のレベル）と伝導帯のエネルギー差をバン ドギャップエネルギーという
酸化チタン（アナタース型）=3.2eV (=
約390nm)
基礎ゼミ69
５．本多―藤嶋効果と光触媒
図６
(a)
光電気化学セル、(b)
光化学ダイオード(c)Pt
担持光触媒図７ 酸化チタン薄膜についた水滴は光照射に
基礎ゼミ71
表
1
金属酸化物半導体半導体
バンドギャップ
半導体
バンドギャップ
Fe
2O
32.2 TiO
2(rutile) 3.0
Cu
2O 2.2 TiO
2(anatase) 3.2 In
2O
32.5 SrTiO
33.2 WO
32.7 ZnO <3.3 Fe
2TiO
3<2.8 BaTiO
33.3
PbO 2.8 CaTiO
33.4
V
2O
52.8 KTaO
33.5
FeTiO
32.8 SnO
23.6
Bi
2O
32.8 ZrO
25.0
Nb
2O
33.0
表
2
単体半導体および金属酸化物半導体以外の化合物半導体（指定のないものはｎ，ｐ両型あり）
半導体 バンドギャップ