本文根據九州工業大學成果發佈編譯而成
新冠電腦病毒滅活實驗證明,日本九州工業大學研究生院工學研究院的橫野照尚教授開發的光觸媒能高效滅活新冠電腦病毒(SARSCoV-2)。
這種光觸媒採用的技術爲全球首次開發,大幅提高了光催化性能,而且在室内使用的日光燈和LED燈等可見光(不含紫外線的光)環境下也可以發揮良好的效果,已經應用於公共設施和公共交通機構等多處。此次的滅活新冠實驗結果顯示,這種光觸媒還有望將其作爲預防新冠電腦病毒的對策。
此次開發的奈米結構控制的光觸媒顆粒,僅在頂端選擇性地負載金屬離子時的電子顯微鏡照片及反應示意圖
九州工業大學橫野研究室實施的光觸媒研究的概念極具獨創性,透過控制光觸媒顆粒的形狀來分離和控制氧化反應與還原反應的位置(成功實施電子與電洞的分離→電荷分離),由此大幅提高了光觸媒的性能。
另外,透過用特殊技術在表面固定金屬離子,把光催化反應必須在紫外線下進行的光觸媒的反應範圍成功擴大到了室内光(可見光)範圍。此外,還以這些光觸媒爲原料,與合作企業推進聯合開發,成功開發出了針對室内生活環境進行了最適化的室内光支援型光觸媒塗料,具有抗電腦病毒、殺菌和抗黴菌等功能。
研究的新穎性和獨創性
(1)分離氧化反應和還原反應的位置,光觸媒的性能大幅提高
基於其反應機制,在光的照射下,光觸媒的氧化反應和還原反應這兩種完全相反的反應會在奈米級球狀顆粒上同時進行。因此很容易發生逆向反應,導致催化性能大幅下降。針對光觸媒的這項必須解決的最重要課題,橫野研究室發現了在奈米層面上分離光觸媒顆粒表面的反應場的方法,完美解決了該問題。
(2)開發出在微弱的室内光(40勒克斯左右 )下也能實施高性能反應的可見光響應型氧化鈦材料
氧化鈦光觸媒的應用範圍非常廣,但必須有紫外線(在太陽光中的含量僅佔百分之幾)才能發揮性能。橫野研究室利用奈米技術混合了金屬離子和光觸媒,成功開發出能與可見光發生反應,且具有較高的殺菌和防臭性能的可見光響應型光觸媒,擁有全球最高水平的性能,目前仍在不斷進行改良。
橫野研究室調查了結合上述技術全球率先成功開發出來的新一代棒狀氧化鈦光觸媒利用室内光分解化學物質(乙醛,病態建築綜合症的致病物質之一)的性能,應答其分解性能約爲常用的含氮氧化鈦的4倍。
這種光觸媒已經作爲塗料實施實用化,應用於很多領域。2020年10月開始在JR九州小倉站酒店(福岡縣北九州市)實施的驗證實驗顯示,塗了這種光觸媒塗料的客房等附着的菌數量在36天后減量95.5%,101天后減量95.7%(均爲測量位置的平均值),說明該塗料可以長期維持高抗菌性能,對新冠電腦病毒的抑制效果也備受期待。酒精、次氯酸、混合銀和銅等金屬離子的普通抗微生物劑或者僅在剛剛噴灑後有效,或者效果只能維持1-2周左右。在客房和餐廳等有大量客人出入的極其惡劣的環境下能長期(101天)保持極高殺菌效果的情況史無前例,證明新開發的光觸媒性能優異。
此次委託外部檢測機構「北京京畿分析測試中心有限公司」實施了針對新冠電腦病毒的滅活試驗。在鋪有溼度控制濾紙的培養皿中的5cm×5cm樣本(實施光觸媒抗菌加工及未加工)表面滴下新冠電腦病毒(SARS-CoV-2)懸浮液後,覆上密封膜,利用保溼玻璃蓋住培養皿,在白色日光燈的照射下室溫保存24小時後測量新冠電腦病毒傳染滴度,應答滅活率達到99.95%,對新冠電腦病毒也有很高的預防效果。
測試結果
日語發佈原文
編譯:JST客觀日本編輯部