認識光觸媒123

光觸媒顧名思義就是可以利用光當能量,在光觸媒材料表面上進行觸媒反應,把光能轉變成化學能,促進有機物的合成或分解。利用這樣的光觸媒反應,我們可以分解一些污染物質、除去空氣中的臭味或分解水中的雜質,進而達到去污、除臭、淨水等功效,是相當具有發展潛力的綠色環保材料。

機制原理

光觸媒是由日本東京大學的藤山鳥昭(Fujishima Akira)教授在一九七二年發現,可以把水分子分解產生氫氣,因而發現這樣的光化學特性。光觸媒受到足夠能量光線照射後,電子會從價帶躍遷至導電帶,因而產生電子電洞對。由於電子電洞具備的還原氧化特性,電洞會和二氧化鈦表面上的OH負電反應生成氧化性很高的‧OH自由基負電,電子則會和氧分子結合形成超氧離子(‧O2),活潑的‧OH自由基負電和超氧離子可以把有機物分解,變為二氧化碳和水,因而達到淨化效果。

除臭分解

利用此一功能,可以用來分解導致污染的有機物質,把光觸媒應用在除臭方面。氨、硫化氫、甲基硫醇、乙醛等是我們生活環境中的主要惡臭物質,空氣中只要有微量的惡臭物質存在,便會使人們聞到臭味與不適。例如,當每立方公尺的空氣中有2~10毫克甲基硫醇時,人的鼻子便可以嗅到臭味。二氧化鈦光觸媒可用來去除這些惡臭物質,達到脫臭的效果。由於惡臭物質的含量相當稀少,要分解這麼微量的物質,對光觸媒可以說是綽綽有餘。其他如汽車排放的氮化物、二氧化硫等廢氣,以及惱人的煙味,實驗證明可直接用光觸媒去除,可見光觸媒對於空氣淨化與空氣品質的提升有相當大的助益。

抗菌淨化

光觸媒除了可以分解有機污染物質之外,更可以用來分解細菌和病毒。實驗證明,經過一千燭光紫外光照射一小時後,二氧化鈦光觸媒可以把99.9%的大腸菌、耐甲氧苯青黴素鈉黃葡萄球菌及綠膿菌等細菌分解,殺菌效果相當顯著。實驗並發現,在室內的牆壁上鍍上二氧化鈦光觸媒後,明顯減少空氣中的浮游菌數、降低室內霉菌滋生、臭味大幅減少,可說是一舉數得。
在細菌繁殖旺盛時期,光觸媒可利用其表面的去污功能分解細菌殘骸,使得抗菌功效得以持續,不會因受到髒污覆蓋而失去抗菌功能。此外,光觸媒不但可以殺菌,並可以把細菌體內的毒素分解,這是傳統抗菌劑所沒有的特性。

未來展望

日本方面對光觸媒產品的開發不遺餘力,從光觸媒面膜到建築物表面的塗佈,到處都可以看見光觸媒的應用。由此可見,因光觸媒所引發的「光清淨革命」即將到來。奈米光觸媒科技必將有效地改善我們的居家環境,提高生活品質。