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光触媒原理

2010-05-03 22:08:07

光触媒在环境净化方面的应用日益广泛,尤其是在室内空气净化和杀菌除臭方面更为突出。关于光触媒原理有些使用者或许不太清楚,我们针对光触媒原理做一下介绍。光触媒一定光线的光照下被激发,原料纳米二氧化鈦的电子(e-)便会从价带 (valence band)跃迁至导带(conduction band),并脱离到光触媒表面,流失电子(e-)后形成空穴(h+),也逐渐跃迁至导带。

当水 (H2O) 接触到光触媒表面时,水会解离成氢氧离子(OH-)和氢离子(H+)。氢离子和与带负极的电子结合產生氢自由基(‧H),带正电的空穴与氢氧离子结合而產生氢氧自由基(‧OH),这两者在化学上都是极不稳定的物质,并具有极强的氧化作用,甚至其氧化性能要强于臭氧。

同时因为这些自由基 (free radical)是极不稳定的物质,所以活性只限于表面,不会衍生危险物质散发到空气中,不会危害我们的健康。光触媒原理

当有机污染物质(碳氢化合物)接触到光触媒表面时,便会和氢自由基及氢氧自由基结合。自由基会从其他的有机物抢走电子,而被抢走电子的有机物会因為失去键结能力 (valence) 而降解成為更小的分子,如二氧化碳、水。这一连串的反应,学术上称為『氧化还原反应』(Redox reaction),也是光触媒原理的的主要部分。另外,在反应过程中光触媒本身不发生任何损耗,只是提供了一个反应的场所,这也是光催化剂的典型特征。

因為日常生活一般的污染物或病源体多半是碳水化合有机物质,光触媒可以分解它们成為无害的水及二氧化碳,因此可以达到除臭及灭菌的目标。通过氧化还原反应,光触媒亦能有效分解装修污染产生的有机有害气味分子,达到洁净室内空气的效果,如除甲醛、苯、TVOC等。

从光触媒原理可知光触媒得到了全世界众多研究者的重视,因此在日本近十年来,光触媒已被广泛应用於居家环境和医疗院所的室内空气治理中,甚至加工成各类產品成為空气净化、除臭、杀菌的最新方案。自2003年非典时期,光触媒被以消毒杀菌的名义引入国内也有近十年的时间。目前,在国内光触媒被广泛应用于装修污染治理方面,为提供室内空气品质做出了巨大的贡献。