光催化

　　光觸媒PHOTOCATALYSIS是光 Photo=Light + 觸媒(催化劑)catalyst的合成詞。光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，光觸媒是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，來產(chǎn)生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負(fù)離子。幾乎可分解所有對人體和環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)及部分無機(jī)物質(zhì)，不僅能加速反應(yīng)，亦能運(yùn)用自然界的定侓，不造成資源浪費(fèi)與附加污染形成。最具代表性的例子為植物的"光合作用"，吸收對動(dòng)物有毒之二氧化碳，利用光能轉(zhuǎn)化為氧氣及水。
　　光催化的發(fā)現(xiàn)
　　光觸媒于1967年被當(dāng)時(shí)還是東京大學(xué)研究生的藤島昭教授發(fā)現(xiàn)。 在一次試驗(yàn)中對放入水中的氧化鈦單晶進(jìn)行了紫外燈照射，結(jié)果 發(fā)現(xiàn)水被分解成了氧和氫。這一效果作為 “本多·藤島效果” （Honda-Fujishima Effect）而聞名于世，該名稱組合了藤島教授 和當(dāng)時(shí)他的指導(dǎo)教師----東京大學(xué)校長本多健一的名字。
　　光催化能源開發(fā)
　　由于是借助光的能量促使水分子分解反應(yīng)，因此后來將這一現(xiàn)象中 的氧化鈦稱作光觸媒。 這種現(xiàn)象相當(dāng)于將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，以當(dāng)時(shí)正值石油危機(jī)的背景，世人對尋找新能源的期待甚為殷切， 因此這一技術(shù)作為從水中提取氫的劃時(shí)代方法受到了矚目，但由于很難在短時(shí)間內(nèi)提取大量的氫氣，所以利用于新能源的開發(fā)終 究無法實(shí)現(xiàn)，因此在轟動(dòng)一時(shí)后迅速降溫。1992年第一次二氧化鈦光觸媒國際研討會(huì)在加拿大舉行， 日本的研究機(jī)構(gòu)發(fā)表許多關(guān)于光觸媒的新觀念，并提出 應(yīng)用于氮氧化物凈化的研究成果。二氧化鈦相關(guān)的 專利數(shù)目亦最多，其它觸媒關(guān)連技術(shù)則涵蓋觸媒調(diào)配的 制程、觸媒構(gòu)造、觸媒擔(dān)體、觸媒固定法、觸媒性能測 試等。以此為契機(jī)，光觸媒應(yīng)用于抗菌、防污、空氣凈 化等領(lǐng)域的相關(guān)研究急劇增加，從1971年至2000年6月 總共有10,717件光觸媒的相關(guān)專利提出申請。二氧化鈦光觸媒的廣泛應(yīng)用，將為人們帶來清潔的環(huán)境、健 康的身體。
　　長度的基本度量單位為米，10-9米稱為納 米(Nanometer; nm)。各種應(yīng)用材料也將由微米逐漸進(jìn)入納米時(shí)代。 納米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所組成。粒徑極為微細(xì)，具 有極大的比表面積，且隨著粒徑的減少，表面原子百分比提高。 由于在表面上存在大量原子配位不完全而引起高表面能的現(xiàn)象，表 面能量占全能量的比例大幅提高，使納米材料在吸附、光吸收等方面具有新的特性。
　　光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，就象植物的光合作用中的葉綠素。光觸媒的材料多種多樣，但是最為著名和研究最為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽光的照射下能產(chǎn)生羥基自由基、超氧自由基等活性物種，因而具備抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。
　　光催化的反應(yīng)
　　光觸媒的作用
　　抗菌性： 殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、
　　綠膿桿菌、病毒等。
　　空氣凈化： 分解空氣中有機(jī)化合物及有毒物質(zhì)：苯、甲醛、氨、TVOC等。
　　除臭 ：去除香煙臭、垃圾臭、生活臭等惡臭。
　　防霉防藻： 防止發(fā)霉、防止藻類的產(chǎn)生, 防止水垢的附著。
　　防污自潔：分解油污,自清潔。
　　光觸媒的特性
　　.安全性
　　作為食品藥品添加劑，經(jīng)過美國FDA認(rèn)證，使用非常安全（需要說明的此處應(yīng)該指微米及以上尺度的二氧化鈦，其他材料的光觸媒或是更小尺度的二氧化鈦的安全性并未得到嚴(yán)格認(rèn)證）。
　　.持久性
　　由于光觸媒只是提供了反應(yīng)的場所，它本身并不參與化學(xué)反應(yīng)，所以它的作用效果是持久的（在存在大量礦物質(zhì)的情況下，也存在鈍化的可能。比如對硬水處理是可能發(fā)生碳酸鈣等水垢沉積時(shí)作用效果會(huì)很快下降）。
　　當(dāng)前進(jìn)展
　　光觸媒于1967年被當(dāng)時(shí)還是東京大學(xué)研究生的藤島昭教授發(fā)現(xiàn)。 在一次試驗(yàn)中對放入水中的氧化鈦單結(jié)晶進(jìn)行了光線照射，結(jié)果 發(fā)現(xiàn)水被分解成了氧和氫。這一效果作為 “ 本多 · 藤島效果 ” （Honda-Fujishima Effect）而聞名于世，該名稱組合了藤島教授 和當(dāng)時(shí)他的指導(dǎo)教師----東京工藝大學(xué)校長本多健一的名字。
　　由于是借助光的力量促進(jìn)氧化分解反應(yīng)，因此后來將這一現(xiàn)象中 的氧化鈦稱作光觸媒。 這種現(xiàn)象相當(dāng)于將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，以 當(dāng)時(shí)正值石油危機(jī)的背景，世人對尋找新能源的期待甚為殷切， 因此這一技術(shù)作為從水中提取氫的劃時(shí)代方法受到了矚目，但由 于很難在短時(shí)間內(nèi)提取大量的氫氣，所以利用于新能源的開發(fā)終 究無法實(shí)現(xiàn)，因此在轟動(dòng)一時(shí)后迅速降溫。
　　1992年第一次二氧化鈦光觸媒國際研討會(huì)在加拿大舉行， 日本的研究機(jī)構(gòu)發(fā)表許多關(guān)于光觸媒的新觀念，并提出 應(yīng)用于氮氧化物凈化的研究成果。因此二氧化鈦相關(guān)的 專利數(shù)目亦最多，其它觸媒關(guān)連技術(shù)則涵蓋觸媒調(diào)配的 制程、觸媒構(gòu)造、觸媒擔(dān)體、觸媒固定法、觸媒性能測 試等。以此為契機(jī)，光觸媒應(yīng)用于抗菌、防污、空氣凈 化等領(lǐng)域的相關(guān)研究急劇增加，從1971年至2000年6月 總共有10,717件光觸媒的相關(guān)專利提出申請。二氧化鈦 TiO 2 光觸媒的廣泛應(yīng)用，將為人們帶來清潔的環(huán)境、健 康的身體。
　　物體之長度為10 -6 米稱為微米(Micrometer; mm)，10 -9 米稱為納 米(Nanometer; nm)。各種應(yīng)用材料也將由微米逐漸進(jìn)入納米時(shí)代。 納米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所組成。粒徑極為微細(xì)，具 有極大的比表面積，且隨著粒徑的減少，表面原子百分比提高。 在表面上由于大量原子配位的不完全而引起高表面能的現(xiàn)象。表 面能量占全能量的比例大幅提高，使納米材料具吸附、光吸收、 熔點(diǎn)變化等特性。利用納米超微粒子技術(shù)與特性，研發(fā)出材料本身在反應(yīng)時(shí)完全不 參與作用，卻可促進(jìn)并提高反應(yīng)能量，以催化目標(biāo)反應(yīng)的觸媒技 術(shù)已運(yùn)用于環(huán)境清潔作用上，促使有害或有毒物質(zhì)加速反應(yīng)成為 穩(wěn)定而無害物質(zhì)，達(dá)到環(huán)保效果。
　　納米二氧化鈦光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，就象植物的光合作用中的葉綠素。TiO2光觸媒在太陽光或室內(nèi)熒光燈的照射下能產(chǎn)生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。
　　光觸媒的光催化反應(yīng)
　　光觸媒的作用
　　抗菌性： 殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、
　　綠膿桿菌、病毒等。
　　空氣凈化： 分解空氣中有機(jī)化合物及有毒物質(zhì)：苯、甲醛、氨、TVOC等。
　　除臭 ：去除香煙臭、垃圾臭、生活臭等惡臭。
　　防霉防藻： 防止發(fā)霉、防止藻類的產(chǎn)生, 防止水垢的附著。
　　防污自潔：分解油污,自清潔。
　　光觸媒的特性　　
.安全性
　　作為食品藥品添加劑，經(jīng)過美國FDA認(rèn)證，使用非常安全。
　　.持久性
　　由于光觸媒只是提供了反應(yīng)的場所，它本身并不參與化學(xué)反應(yīng)，所以它的作用效果是持久的。
　　光觸媒的應(yīng)用