光觸媒小常識

1. 什麼是光觸媒(光催化)

觸媒(催化)

催化劑,或俗稱觸媒,是一種化學物質其本身能降低化學反應所需要的能量 (活化能),而促使化學反應的發生或加速反應的速 率,但自己卻不發生變化;這種使反應發生或是加速反應速度的效應就稱為觸媒(催化)

光觸媒(光催化)

光觸媒(催化)(Photo catalysis) 則是在光源照射下利用特定波長光源的能量來產生觸媒(催化)的作用,使周圍之氧氣及水分子激發成極具活性 的 · OH- 及 · O2- 自由離子基,這些氧化力極強的自由基幾乎可分解所有對人體或環境有害的有機物質及部分無機物質。

 2. 光觸媒(催化)劑材料

可用來作為光觸媒(催化)劑的化合物有TiO2ZnONb2O5WO3SnO2ZrO2等氧化物及CdSZnS等硫化物,但其中二氧化鈦(Titanium DioxideTiO2)因為期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(催化)劑或實驗的物質。

TiO2  N 型半導體,其在分子的結構 中屬閃鋅晶格,其中鈦原子具有22個電子,利用外圍3d 軌域的4個價電子與氧原子形成共價鍵 (Covalent Bond)。在自然界中,二氧化鈦以銳鈦礦(Anatase)、 金紅石 (Rutile)及板鈦礦 (Brookite)三 種結晶組態存在。其中最常見及最廣泛使用的是前面兩種組態,後者則極為罕見。用來作為光催化材料的二氧化鈦為銳鈦礦結晶或銳鈦礦與金紅石的混合結晶;而一般廣泛被使用來作為工業顏料的鈦白粉則為金紅石結晶。這兩種不同用途的TiO2 的比較如下表所示:

 

光催化級

顏料級

比表面積, cm2/g

200

8

密度, cm3/g

3.9

4.2

 

 

 

 3.光觸媒(催化)的反應機制

當波長在400nm以下之紫外線照射 在超微粒TiO2時,在價電子帶(valence bandVB)的電子(e-)被 紫外線之能量(3ev)所激發跳升到傳導帶(conduction bandCB),此時在價電子帶便會產生帶正電之正孔 (hole),而形成一組電子- 電洞對。 

二氧化鈦則利用所產生的電洞之氧化力及電子的還原力和表面接觸的H2OO2發 生作用,產生氧化力極強之自由基‧ O-,‧ O2-,‧O3-,‧ O及‧ OH-,而進行殺菌、除臭、分解有機物等作用。

4.光觸媒(催化)之功能

殺菌 

自由離子基會破壞細菌之細胞膜,使細胞質流失,進而將細胞核氧化而殺死細菌,實驗資料證明對 葡萄球菌、大腸菌、霉菌等有效。

除臭

氨氣:醫院、老人介護中心、廁所、畜牧業及霉味。

乙醛:小汽車內、戲院、小鋼珠、遊樂場等。

一氧化碳:大小客車、車廂。

苯乙烯、丙烯、乙烯等:石化產品、青果倉庫、塑膠加工廠臭味。

甲硫醇、硫化氫:下水道、畜牧業。

自淨化 

廁所地板、便斗中頑垢、尿石之分解;廚房油污之分解、香煙、焦油之分解等。

親水性

可破壞、分散水滴之形成,使表面不結水滴、不結霧。

 

光觸媒(催化)材料由於具備此四大功能即:殺菌、除臭、自淨化、親水性,在21世紀居家生活中環境淨化殺菌、空氣處理、水處理方面,已成為生活品質改善不可或缺之產品。

5.光觸媒(催化)之產品應用

空氣淨化

照明燈具應用、風扇、空氣清淨機、壁紙、窗簾、油漆、冷氣機過濾網、空調箱。

除臭、淨化

照明燈具應用、風扇、磁磚、衛浴設備、水泥、水泥板、外牆磚、玻璃。

殺菌

照明燈具應用、風扇、毛巾、敷布、蓋被。

除霧

鏡子、膠片、玻璃。

水處理

水族箱、光觸媒石礫、水處理級添加劑 。

這些只是最近發展出來的一部份,將有更多光觸媒(催 化)民生用品在市場上出現。

 6.光觸媒(催化)的安全性

二氧化鈦

光催化在紫外線照射下,產生的自由基移動範圍僅一奈米 (nm),反應時間僅短至一奈秒 (ns),實驗證明對人畜無害,亦無任何負作用, 而且二氧化鈦本身化學穩定性非常高,美國食品藥物管理局亦准許白色口香糖、甚至巧克力中添加二氧化鈦,其他如油漆、塑膠、印刷油墨、紙、化學纖維、輪胎, 最近流行的去紫外線化妝品或衣料中都添加有二氧化鈦微粒。

紫外線

紫外線被證實過度照射下易對人體造成皮膚癌,而光催化作用必須要在紫外線照射下才能發揮作 用,您是否會有疑問如果將光催化技術運用在我們日常生活中則人體仍免不了紫外線照射,豈不危害自我身體的健康?其實不會,因為本公司發展的光觸媒(催化)應用技術及販賣的產品是以居家環境處理為主, 在太陽光不直射時室內之微弱光線下即可產生作用,根本無紫外線危害之問題。尤其室內讓人不快之臭氣均屬ppm 甚 至或更低之ppb 級微弱光線即可使光觸媒(催 化)產生作用,故絕無紫外線危害問題。

 

大晶光電股份有限公司(台芝照明)基於社會責任及照明產品之專業能力,特投入光觸媒產品研發及生產光觸媒應用產品來改善人類生 活品質,進而維護全球人類健康暨改善居家生活品質。


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本產品非醫療設備,非用於治療、減輕或預防疾病,亦 不能由此形成無菌狀態,不保證能預防傳染。

實際效果依照室內及使用狀況不同而可能有異。