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奈米光觸媒

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Academic year: 2022

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奈米光觸媒 TiO2 光觸媒

光觸媒:與光有關係的觸媒,在利用光能轉換成化學作用之化學轉換。在此是 以(TiO2)二氧化鈦當作觸媒的元件,

TiO2 本身是一種催化劑,具備很強的氧化能力,穩定性高。TiO2 光觸媒之強力分解 力,比用於水處理之氯氣、過氧化氧、臭氨等還要強幾乎可分解任何物質、而且 極為安全。

TiO2 在吸收太陽光中紫外線;或照明燈中的紫外線光;後所產生類似植物光合 作用原理(稱為光觸媒作用),其強大的氧化作用可以輕鬆分解空氣中的細菌(有 效除去病菌:大腸菌、黃葡萄球菌、綠膿菌…抑制病原的傳播,如腸病毒、流行 性感冒等濾過性病毒傳染源)臭味(煙臭、腥臭、廁所臭味、寵物臭味,可徹底 去除)殺菌率達 99.997%!! ;日本厚生省(相當我國的衛生署)指定檢驗機關實驗證 明確實有效。在日本(TiO2)二氧化鈦已經被廣泛應用且, 所開發研究的光觸媒 相關產品,普及率最高、應用層面最廣。

光觸媒特性

光觸媒最主要的特性有三:殺菌、除臭、防霉。

(一)殺菌:當空氣中的水分子與光觸媒處理過的表面接觸後,經由紫外線的催化,

產生很強的氧化作用,可以輕易地將空氣中的細菌分解,其強大的氧化作用可以 輕鬆分解空氣中的細菌。

(二)除臭

在日常生活環境中最主要之臭氣源為存在著氨氣、硫化氫、甲基硫醇、乙醛等。

TiO2 比臭氧、負離子,更具氧化能力;比活性碳有更強的吸附力且具有活性碳所 沒有的(分解細菌)的功能,然而這些物質均可在 TiO2 光觸媒之存在下,利用一 般之日光燈即可予以充分分解。TiO2 光觸媒之強力分解力可以有效分解香煙燃 燒中致癌成分物質如硫化氫、二氧化硫等。

(三)防霉

物體表面發霉是因為滋生黴菌的關係,光觸媒本身殺菌的功能可輕易解決這個問 題,例如將光觸媒塗裝於保存食物的蓋子或是牆壁,可以讓黴菌無繁殖的空間,

自然食物保存的時間可以延長防止腸胃疾病發生,減少中毒機會,牆壁可常保清 潔,防止油污灰塵附著清洗方便。

(2)

光觸媒應用面

光觸媒可應用之場所範圍:

1.居家場所:家中客、餐廳、房間、廚房等……天花板及牆壁。

2.公共場所:醫院、學校、幼稚園、餐廳、公共浴廁、KTV 等相關營業場所。若 在公共場所施予光觸媒塗裝處理,可以將細菌性疾病傳染的機率降到最低。

3.交通工具:計程車、自用小客車、貨卡車、火車、公車、大眾捷運交通車輛及 飛機。大眾捷運交通工具是最封閉的小型公共場所,所以累積的病毒細菌數是最 多的,政府交通單位應該正式這個問題並徹底改善交通工具內的空氣品質。

光觸媒學術報告

鈦金屬 Ti,原子序22,原子量48.87,過渡金屬元素,在 20℃×1 大氣壓下為固體,Ti 之 地球元素存在度排行第十位。而在金屬元素之存在度僅次於鋁、鐵、Ti、其蘊藏 量排行為第四位。係以二氧化鈦形態存在地球之各處、其蘊藏量有數十億噸單位 之譜。

但是直到 1948 年才正式工業化大量生產。Ti 金屬之特徵 Ti 為銀灰色之金屬。為 質輕而堅的金屬。而且其耐蝕性高、耐酸性比鐵高,在海洋中之耐蝕性僅次於白 金。與其他金屬比較、導電性及導熱性比較低。係以一種耐蝕性優異且質輕、強 度等特性均衡為特徵之金屬。其融點在主要金屬中最高為 1,688 度熱傳導率為銅 之 4.4﹪、電阻為鐵之五倍以上。為何有如此多優點之金屬而不去利用,歸咎其原 因是因 Ti 金屬元素與氧之結合力比鋁金屬更強而難以精練成金屬之故。Ti 元素 與氧之結合力甚強,因此必須先置換成氧化物再提取 Ti。Ti 金屬最被重視的特質 為耐蝕性。這是因為與氧結合強度高之故。Ti 金屬會在表面結合成極薄之氧化膜。

光觸媒概述與原理及功用

NETS COAT 奈米光觸媒的主成分為奈米級(8-10 奈米)二氧化鈦(TiO2)之中性水溶 液,係藉由光(400nm 以下紫外線)所產生的能量來把觸發附近的氧氣和水分子轉 化成極具活性的O-、O2-、O3-(超氧離子)和氫氧自由基(OH-),以分解對人體或環 境有害的有機物質(病毒、細菌、臭味、油污垢、塵蹣),而將其轉化為二氧化碳 (CO2)和水(H2O),此即是光觸媒作用。

當陽光或燈光中的紫外線照射在 NETS COAT 光觸媒上時,其內部的在價電子帶 便會產生帶正電的正孔 (hole),而形成一組電子- 電洞對,藉以產生氧化力極強 之自由基,來達到殺菌和除污的作用。

超強的氧化能力,能造成細胞死亡,降低病毒的活性,並且補捉、分解空氣中的 浮遊細菌。

當灰塵落於經過光觸媒施工的外牆表面時,因為光觸媒分解污垢的自淨特性,使 粉塵不易附著。

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奈米光觸媒與光

光觸媒的主要成份為二氧化鈦(TiO2),可利用光所提供的能量來進行催化作用,

進一步使觸媒周圍的氧氣或水分子轉換成極具活性的氫氧自由基,再藉由這些自 由基分解對人體或環境有害的有機物質。一般的光觸媒只能吸收波長約 380nm 的不可見光紫外線,不但取得困難,且效能也只發揮了 5%。而 ARC-FLASH 光 觸媒卻進一步可以利用波長400nm~800nm 的可見光,如此一來,能源就可隨手 取得,效能也可完全發揮到85%以上。ARC-FLASH 光觸媒能從源頭分解這些不 利環境的有機物質,有效殺菌,徹底除臭。

奈米光觸媒效果

殺菌、抑菌: 超強的氧化能力,能造成細胞死亡,降低病毒的活性,並且補捉、

分解空氣中的浮遊細菌。

脫臭: 比臭氧(O3)、負離子,有著更強的氧化能力,可強力分解臭源。光觸媒可 以有效分解香煙燃燒中致癌成分物質,如硫化氫、二氧化硫等。

防霉: 光觸媒本身殺菌的功能可輕易讓黴菌無繁殖的空間,不但解決了發霉的問 題,也去除了討厭的霉味。

自淨: 當灰塵落於經過施工的表面上,因為光觸媒的超親水特性,將讓污垢不易 附著,因此建築體外觀施工後也能常保潔淨。

奈米光觸媒殺菌除臭的構造

二氧化鈦的表面發生氧化還原經 ARC-FLASH 加工後的表面,氧化還原反應反覆 進行。在環境淨化中使用二氧化鈦時,周圍存在空氣。空氣中必有氧氣和水,而 氧氣和水積極參與了反應結構。光觸媒反應是因紫外線照射二氧化鈦後引起的。

它又被稱為光固體表面反應、光固體介面反應。二氧化鈦吸收紫外線後,氧化鈦 內部生成電子與電洞,擴散到表面的電子與電洞能參與光觸媒反應,因此如能在 表面獲得較多的電子與電洞,就能更進一步提高反應的效果。形成的電洞,有強 力氧化能力,與附在二氧化鈦表面的水起氧化反應後,生成氫氧自由基。

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奈米光觸媒二氧化鈦粒徑

二氧化鈦要小到奈米等級,才能夠在微觀上取得足夠大的比表面積而發揮作用,

2002 年美國科學人雜誌的報導便指出,一般二氧化鈦的結晶在 20~250nm 之間,

如此大的粒徑無法發揮效用,二氧化鈦的粒徑必須要小到7nm 以下才能產生效 果。這是因為在三維空間裡,粒徑愈小的粒子愈能夠緊密地排列,比表面積(體 積與表面積的比例)增大,反應便相對較為靈敏。光觸媒原料中的二氧化鈦平均 粒徑到達能夠取得相當大的比表面積,其單位效能自然較高。

奈米光觸媒二氧化鈦含量

光觸媒品質的良窳(即產品效能),很大部分取決於原料中二氧化鈦含量的多寡, 二氧化鈦含量愈高,光觸媒品質愈佳,反應效能愈強。光觸媒原料中二氧化鈦的 含量高達,相較於其它二氧化鈦含量多在以下的光觸媒,效能自然不可等量齊 觀。二氧化鈦是白色的固體,因此可以從外觀上來判斷光觸媒原料中二氧化鈦的 含量。當原料中二氧化鈦含量很低時,外觀是水狀、透明的,但是若含量高於以 上,原料便會呈現白色,含量愈高,原料就愈濃稠,光觸媒原料中的二氧化鈦含 量高達,原料看起來像濃稠的牛奶。

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