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認識光觸媒

光觸媒原理

光觸媒,顧名思義即是「以光為催化劑,在吸收光的能量後,能夠發揮觸媒特性的物質」。雖然早在1930年代便有以氧化鋅(ZnO)為反應素材的光觸媒被記載於文獻 ,但自1968年代日本學者藤嶋昭二氧化鈦(TiO2)的特性以來,製作光觸媒都採用半導體二氧化鈦為反應材料,半導體的特性,在奈米級的材料上,會特別明顯。現在學術上對光觸媒的定義為:「以奈米級二氧化鈦為反應材所製成的一種半導體應用材料。」光觸媒的應用型態非常多元,在民生消費用途上,以液態光觸媒最為常見。

光觸媒的基本原理


光觸媒一經光照,原料中二氧化鈦的電子便會從價電帶躍遷至導電帶,在光觸媒表面形成電子(e-)電洞(h+)對,帶負電的電子與氧結合產生負氧離子(O2- ),帶正電的電洞與水結合產氫氧自由基(‧OH),這兩者在化學上都是極不穩定的物質,當有機物質(碳氫化合物)接觸到光觸媒表面時,便會分別和負氧離子及氫氧自由基結合,重新組合成二氧化碳(CO2)和水(H2O),反應過後,電子跟電洞回到原來的地方,等待下一次與氧跟水結合。 這一連串的反應,學理上稱為「氧化還原反應」。 透過氧化還原反應,當將光觸媒應用在生活、工作空間中,或將光觸媒應用在紡織品上時,便能有效分解氣味分子和細菌、病毒等微生物,達到潔淨室內環境、創造清新空氣的效果,因此近二十年來,光觸媒已被廣泛應用於居家環境和醫療院所中,此外經光觸媒加工的各類產品也成為醫療院所或個人防護的最新選擇。