【タングステン電球の改新歴史3】

原因がわかれば対策としては、このラングミュア＝サイクルを断ち切る工夫をすれば良いわけだね。ラングミュアは、圧力は低い程良いという従来の常識を破り、管球内に不活性ガス(希ガス)を封入した。

この希ガス入り電球の発明(１９１３年)により、白熱電球の寿命は著しく向上し、ジェネラルエレクトリック社とラングミュアに巨額の富をもたらしたそうである。 もっと明るく、もっと高温にするための工夫として、微量のハロゲンガスを入れたハロゲン電球が開発された。

フィラメントから蒸発して、ガラス管壁にくっついたタングステン原子をハロゲンガス分子がフィラメントへ回収するという、ラングミュア＝サイクルと全く逆のメカニズムを利用したものである。

この工夫により、フィラメントを高温にして、蒸発が激しくなっても、電球壁面の汚染による輝度の低下を防ぎ(自己浄化作用)、フィラメント寿命を伸ばすことが可能になった。 

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【タングステン電球の改新歴史1】

白熱電球は、１８７９年に発明王エジソン によって発明されました。この時、京都府八幡市石清水八幡宮の竹の繊維 がフィラメントとして採用された。電球の口金(ねじの切ってある金属の部分)のサイズは "Ｅ２６" のように標記し、エジソンの発明したタイプの口金がいまだに使用されている。 

その後、電球をより明るく、より長寿命にしようとする努力が続けられました。明るくするためには温度をより高くする必要があります。そのため、フィラメント材料として融点の高い (約３４００度摂氏)タングステンが採用された。(タングステン電球) 

最強の高融点材料タングステンにも欠点があった。空気中の酸素や水と反応して酸化タングステン となると融点が１２００度摂氏くらいまで下がり、すぐに蒸発するため、フィラメントがやせ細ってゆき、細くなると抵抗が大きくなってさらに発熱、蒸発が激しくなり、寿命が著しく短かくなる。ガラス管球内部の真空度を高める 努力がなされた。 

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【タングステン電球の改新歴史2】

当初の頃、技術者達は次のように考えていた。『ガラス管球内から完全に水や酸素を取り除いてしまうことは不可能である。しかし、ある程度少なくなってしまえば、例えば、水分子１０個まで減らすことができたとすると、その１０個の水分子は１０個のタングステン原子と結び付いて、フィラメント表面から蒸発させるが、それによって管球内の水分子は０個となり、それ以上タングステンフィラメントが消耗することはないであろう。』 
 

ところが実際には、充分に低いと思われる真空度まで排気してもフィラメントの寿命はあまり変わらなかった。当時、ジェネラルエレクトリック社の研究者であったラングミュア は管球内のガスの成分を詳細に調べ(残留ガス分析)、この謎を解明した。水分子が永続的にリサイクル使用されることにより、たとえ微量であっても水分子が存在する限りタングステンフィラメントは消耗していた。(ラングミュア＝サイクル) 
 

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【酸化チタンとタングステン酸化物還元相吸着及び光分解実験結果2】：

《TiO2 + PVA》の可視光照射下での光触媒能：

分解速度定数：TiO2＜Ti9O17＜Ti4O7＜Ti3O5,Ti4O7＜Ti2O3,Ti3O5

・炭素被覆酸化チタン還元相は、可視光照射下で光触媒活性を示した。

・より還元された結晶相の方が光触媒活性は高くなった。

《NW + PVA》の可視光照射下での光触媒能：

分解速度定数：WO3＜WO2.92＜WO2＜WO2,W18O49＜W18O49,WO2

・炭素被覆を施した試料では、可視光照射下で光触媒活性を示した。

・W18O49は，高い光触媒活性を持つと推察された。

【結論】

・炭素前駆体物質の混合比を増加させることで、より還元が進行することから、混合比を変化させることで、結晶相の制御が可能であることが明らかとなった。

・炭素被覆したことにより、酸化チタン還元相及び酸化タングステン還元相が得られ、それらは可視光応答性を示した。

・酸化チタン還元相では、Ti2O3、酸化タングステン還元相では、W18O49の光触媒活性が高く、また、これらの比較からW18O49が最も高い活性を示した。

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