技 術 情 報 > 光 觸 媒 >  何謂光觸媒

INDEX

    1.何謂光觸媒原理
    2.光觸媒圖解圖片
    3.光觸媒材 料解說
    4.光觸媒抗污功能
    5.光觸媒抗菌功能
    6.光觸媒防霧功能
    7.光觸媒空氣淨化
    8.光觸媒除臭功能
    9.光觸媒食物保鮮
   10.光觸媒加工用法
   11.光觸媒發展概況
   12.光觸媒研究概況
   13.光觸媒認證機構
   14.光觸媒簡介書籍
   15.光觸媒 牙齒美白
   16.光觸媒光學設計

   17.光觸媒水質淨化

   18.光觸媒捕蚊燈原理
   19.醫療級光觸媒
   20.光觸媒醫療產品
   21.光觸媒醫美產品

光觸媒應用產品


光觸媒原理

 

 

  光觸媒原理

 光觸媒(Photocatalyst)

       當半導体物質小到奈米尺寸,部份會有光催化特性,奈米材料在光的照射下通過光能轉換為化學能,促進化合物的合成或使化合物降解的過程稱之光催化(光觸媒),簡單的說就是金屬半導體原本是不良導體,但受到光照射後就可能轉換成良導体,這種能量稱之為能隙(Band gap)

      也可以說當光(某些特定之波長)的照射產生催化作用,使得觸媒(註1)物質產生一連串之化學 物理反應,(觸媒就是可改變化學反應的物質),理論上觸媒其本身體並不產生任何變化,(戶外有大自然風化等摩擦力會微量損失),在光觸媒在吸收光後,成為高能量狀態,再將此高能量輸給反應物質,它可產生遠較臭氧(O3)為強的氧化力,(圖解說明)此強氧化 與環原能力力可分解所有害機物質成為水或二氧化碳等無毒無臭的物質,而此作用只在於其表面,所以不會像臭氧或消毒劑會傷害我們的呼吸系統,這是它的優點,也是它在產品應用上必考慮之缺點.

    我們可以更簡單的說,在植物中的光合作用就如同光觸媒般,在光合作用中葉綠素吸收了二氧化碳及水並經過光的照射而產生了葡萄糖及氧,這就是最為大家所熟知之光催(化作用之一,因此只要是經過光產生反應,都可以稱之為光觸媒反應,而不局限於大家所熟知之納米 或奈米(註2)二氧化鈦.

    將原本之二氧化鈦奈米化,其物理性會改變,因此將光照射於奈米二氧化鈦材料上,原本之半導體就會變成導體(註3)其原子(註4)之電子就會吸收能量,激發跳脫能階隙(註5),產生帶負電的電子和帶正電的正孔(電洞),,由於它產生了電子(還原能力)與電洞(氧化能力),在傳導帶產生過氧基.價電子帶則是產生氫氧離子。它 和空氣中H2O及O2作用則可產生〝OH ̄根〞或超級氧化陰游子(superoxide  r adicalsO2 ̄等活性氧,此活性氧中OH‾根氧化力較大。

   〝OH根〞所具的能量為120kcal/mol,其遠較構成有機物的分子間的結合能為大(大約都在100kcal/mol以下),因此很容易切斷有機物的分子結合而使其分解。利用此作用可將溶解於水中的種種有害物質或空氣中的惡臭化學物質簡單的分解為無害物質,尤其〝OH‾根〞的氧化力遠較廣大使用於消毒、殺菌的氯氣和次亞氯酸,過氧化氫、臭氧、二氧化氯等化合物為強,因此 理論上是可將所有有害物的有機物質分解變為水和二氧化碳等無害物質,而 進行殺菌作用,因此可用於脫臭、抗菌、防霉、分解污垢、自身洗淨(self cleaning) 等項目

     觸媒的反應與接觸面積有關, 另外此在溫度壓力有關,而奈米化之TiO2催化作用也與空氣中氧份.濕度及光強度也有關,這些因素都可加速其單位時間分子有效之碰撞(反應),除此外在光強度等其它有利條件上都有有利於反應.

  說明

(註1)觸媒(催化)就是一種化學反應,它能夠加速(或延遲)物質反應之速率其單位,其單位為mol/L·min,它是用在某一單位時間內反應之濃度的減少或生成物之增加量來表示,其在反應前後並不產生變化。

(註2)納米(中國大陸稱法).奈米(台灣稱法)(nano meter,簡寫nm)為一種尺吋長度之單位,10的負9次方米,1米=1 000 000 000 nm,1mm=1 000 000 nm.

(註3)半導體 它是一種介於絕源體(阻礙電流)與導體(讓電流通過)之材料,一般之半導体之能階隙在1-3電子伏特(eV),如能夠給予適當能量激發,或改變其能階之間距,此材 料就變成導體,能夠導電.

(註4)自然界物質均由原子組成,其原子則由質子(proton),中子(neutron),電子(electron)所組成

(註5)在穩定狀態下,電子是位於價電帶上,里的不同能階,而價電帶與傳倒帶間,稱之能階隙,二氧化鈦為半導體和,此半導體原本為不良導體,但經過光的照射變產生導體,而這種能量差我們稱之能隙(band gap),光觸媒能階圖解說明,如同太陽能發電也是利用期能階隙原理產生電能

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