問題分類: 應用科學
問  題: 請問什麼是光觸媒,其功用為何?
解  答: 光觸媒(Photo catalysis)

  所謂「觸媒」,其實是一種化學物質,在化學上,又被叫做催化劑。觸媒可以促使化學反應發生,或加速反應的速度。而光觸媒(Photo catalysis),就是」經過光的照射,可以促進化學反應的物質。以大家都耳熟能詳的植物光合作用為例,在光合作用起重要作用的葉綠素,就可以稱為光觸媒。

  目前可用來作為光觸媒的物質有二氧化鈦(TiO2)等氧化物及CdS等硫化物,其中二氧化鈦因為具有強大的氧化還原能力,化學穩定度高及無毒的特性,而最常被使用來做為光觸媒的物質。
  根據工研院的報告,光觸媒最擅長於處理空氣中極低濃度的有害化學物質,況且本身不會釋出有害物質,因此是極優異的環境淨化用觸媒。光觸媒可以產生消臭、殺菌、抗菌、防污和除去有害物質等等功能。把這些機能應用於生活中,是目前研究和開發光觸媒的最大目的。


光觸媒〔TiO2〕

  鈦為地殼元素中第四大元素,二氧化鈦即為其氧合物之一。二氧化鈦本身即是一種催化劑,觸媒本身能降低化學反應的能量,而促使化學反應或加快其反應速度,但本身卻不因化學反應而產生變化或破壞本體結構。
  TiO2 本身為N型半導體,在自然界中TiO2 中以銳鈦礦〔A-type〕、金紅石〔R-type〕及板鈦礦〔B-type〕,其中最為世上廣泛使用的是A-type及B-type採單獨使用或以兩者混合來作為工業顏料〔鈦白粉〕,食品添加物(已經美國FDA 食品檢驗中心認可)、化菻~(UV 吸收劑)。

什麼是TiO2的催化反應?

  TiO2 在吸收太陽光中紫外線或照明燈中的紫外光後所產生類似植物的光合作用原理,只差異於生成物不同。TiO2 經光反應後本身產生一組各帶正負電的電洞與電子的載子。電洞具有強大的氧化能力,電子亦具有超強還原能力,在經與TiO2上的水氣(H2O)反應後會製造出氧化威力超強的〔氫氧自由基〕如O、O2、OH-,氫氧自由基可針對細菌(有機物質)、臭味(有機氣體)做分解處理,若與UVA紫外線相互配合更能使光觸媒之活性(即分解反應)速率加倍。因為擁有製造氧化威力超強的〔氫氧自由基〕能力而使 TiO2 具有以下各項優點:

光觸媒〔TiO2〕的特性

抑菌、殺菌/無毒性/脫臭〔分解有機氣體〕/親水性/自淨性


抑菌、殺菌.......
  以 TiO2 的超氧化能力〔氫氧自由基〕破壞細胞的細胞膜使細菌質流失造成細菌死亡;凝固病毒的蛋白質,抑制病毒的活性,並且捕捉、殺除空氣中的浮游細菌,其能力高達 99.997%(以通過 TiO2 清淨處理機的空氣)。

可殺除大腸桿菌、綠膿菌、葡萄球菌、霉菌、化膿菌、白癬菌、徽菌等等。

可分解空氣中過敏原、減少過敏性疾病及氣喘(Ъ峞^,亦可分解徽菌。

改善香港腳情形,甚至痊癒,且不傷皮膚。

無毒性..........
  經美國FDA食品檢驗中心認可 TiO2 為一安全物質對人體並無傷害,更經由以下以 TiO2 為各行業所使用之添加物得知。

食品工業:
〔1〕食品加工:作為白色添加色料。
〔2〕食品冷凍:冷凍庫、車中所使用 TiO2 空氣對流處理機作為冷凍保鮮效
  果時可有效抑制乙醛濃度,使冷凍櫃、車中的蔬果不至早熟而腐爛並
  延長保鮮時間。

日常生活用品:化菻~業:隔離霜、防霜油或防紫外線化菻~〔抑制太陽光中UV的活性,避免對皮膚成直接傷害〕。

醫藥業:內服用藥〔胃藥〕、抗癌〔光化學法〕。

養殖業:魚類養殖業、培育室〔具有殺菌殺藻效能〕。

光觸媒:〔 TiO2 〕受光後產生氫氧自由基〔OH-〕,與空氣中有機物質反應後,即成無毒之無機物。

脫臭〔分解有機氣體〕...
  因 TiO2 所產生的氫氧自由基會先行破壞有機氣體分子的能量鍵,使有機氣體成為單一的氣體分子,加快有機物質、氣體的分解,故提高空氣清淨效率。
  二氧化鈦 TiO2 又稱光觸媒,比臭氧〔O3〕、負離子,更有氧化能力;比活性碳、HEAP有更強的吸附力亦具有活性碳、HEAP所沒有的功效〔分解細菌〕。 TiO2 脫臭能力根據歐美國家權威實驗室測試,每一平方公分的 TiO2 與每一平方公分的高效能纖維活性碳比較, TiO2 的脫臭能力為高效能纖維活性碳的150倍,相當500個活碳冰箱除臭劑。
隨科技進步環境所產生的污染源:

自來水水中的餘氯臭味、有機物質產生的霉味,及水中氯分子與有機物結合生成的致癌物質〔二氯甲烷〕。

香煙燃燒所產生的氨氣〔NH3〕、乙醛〔CH3CHO〕及醋酸〔CH3CHOH〕等碳氫化合物。

家具、壁紙、建材等所產生的福馬林〔防腐劑〕。

汽、機車因汽油未完全燃燒所產生的氮氧化合物〔NOX〕、一氧化氮〔NOX〕 實例:日本某高速公路路面舖設 TiO2 ,有效將路口氮氧化物〔NOX〕濃度降低70∼80%。

廁所中尿素與細菌參雜產生阿摩尼亞〔氨氣NH3〕。

石化工業、塑膠加工臭味、蔬果腐敗的氣味〔苯乙烯、乙烯、丙烯〕

印刷加工、電子工廠、醫院使用的有機溶劑揮發後產生的有害氣體〔甲苯、酒精、甲醇、戊酮、異戊酸...等等〕。

水溝、排水道氣味〔甲硫酸、硫化氫等等〕。

親水性..........
  TiO2 可經特殊處理後濺鍍於玻璃上,形成薄膜,使具有防霧功能,其透明度、表面硬度與玻璃相似,更可耐溫至+400°C 。當玻璃遇水且接受光源時表面不結水滴而形成水膜,且當玻璃乾燥後不會造成水痕。

自淨性..........
當灰塵落於經 TiO2 處理後之物體上,只需以清水清洗便會因 TiO2 本身的親水性與地心引力配合,灰塵會隨清水一起脫落而無須另行清洗〔日本巨蛋頂蓬之自我清洗能力亦是經 TiO2 處理後的成果〕。

廁所地板、磁磚;便斗中頑垢、尿石之分解〔日本TOTO衛浴公司已量產光觸媒衛浴設備。
出  處: http://www.ettoday.com/2003/05/02/91-1448496.htm;http://www.zhanyi.com.tw/tio2/newpage15.htm#光觸媒〔TiO2〕的特性
附  件:
建檔日期: 2003年05月15日
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