认知奈米光触媒及其正确使用方法

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1、認知奈米光觸媒及其正確使用方法1.光觸媒技術發展沿革以二氧化鈦(TiO2)作為光觸媒以進行光催化反應，肇始於1970年代日本東京大學的AkiraFujishima教授所發表之光觸媒電極分解水以產生氫氣與氧氣之研究成果，從此開啟了光觸媒電化學反應研究之大門，並嘗試利用太陽光分解水以產生氫氣作為潔淨能源。由於光觸媒電極產製氫氣之效率偏低，距離實用化仍有很長的路，因此在1980年代中期，Fujishima教授將光觸媒之研究轉向利用光激發後產生電子與電洞之氧化還原能力，用來進行化學物質的光催化氧化還原反應，以拉近光觸媒之實用化時程。配合光觸媒之氧化還原能力，自1990年代起，在東

2、京大學的帶頭作用下，日本的產業界與學術研究機構紛紛投入光觸媒之污染物去除，包括空氣淨化、水質淨化、除臭、抗菌等應用。在1995年，Fujishima教授再度發表光觸媒之超強親水性與超強疏水性研究成果後，日本之光觸媒應用更擴及防止鏡面起霧、陶瓷或玻璃用品表面防污、建築物外牆防塵等自我清潔的功能，對人類生活環境的改進，產生重要影響。近年來(2001年以後)，Fujishima教授更發表利用光觸媒防止鋼鐵材料表面生鏽之研究成果，預計將對光觸媒應用產生重大影響。除了在光觸媒應用面積極投入研究之外，日本的產業界與學研機構亦紛紛投入可見光光觸媒的開發，以便能將光觸媒之應用範圍從紫外光

3、波長(380nm以下)移向可見光波長(400~700nm)，俾能提升光觸媒之日光使用效率。此項研究成果，在2002年公佈取得突破，可在實驗室製備可見光觸媒，唯其試產價格仍然極度偏高，因此研發可量產化之技術，仍是日本以及全世界致力研發之目標。從上述光觸媒之發展歷程來看，即使在日本，光觸媒的應用亦尚在萌芽階段，雖然目前有超過20家著名廠商投入光觸媒的產品化與應用，但仍未完全達到成熟階段，尤其在光觸媒產品的效能驗證方面，更是尚無統一之標準。有鑑於此，日本政府於2002年出面組織一個光觸媒產品標準化制定委員會，由東京大學的Fujishima教授擔任總召集人，下設四個子項委員會，負

4、責制定自我潔淨、抗菌、空氣處理與水處理等四個領域之光觸媒產品驗證標準，預期將對光觸媒產業的發展產生重大影響。2.光觸媒基本特性光觸媒屬於半導體材料，最普遍的例子為二氧化鈦。其他半導體材料如ZnO、CdS、SrTiO3等氧化物、非氧化物與混合型氧化物，皆具有吸收光線以激發電子之功能，而具有光催化之性能。其中TiO2因具有強氧化還原能力、化學安定性、環境友善性等優點，而成為目前光觸媒主要的研究與環境應用對象。TiO2的能階約為3.0eV，屬於紫外光(波長在380nm以下)激發範圍，因此在應用上須以紫外光為光源，方能具有光催化之作用。TiO2之粒徑大小亦會影響光觸媒之功能，文獻

5、研究結果指出，TiO2之粒徑大小須在5~30nm(奈米)範圍內，才具有較好的光催化活性，最佳的粒徑大小約為7nm左右，這也是為什麼將之稱為奈米光觸媒之原因(依目前政府對奈米產業之定義，奈米之範圍為1~100nm)。利用光觸媒材料經光線激發後，進而活化空氣中的水氣分子或氧氣分子形成氫氧自由基或負氧離子，進行氧化或還原作用，以分解環境中的污染物，即可應用於去除空氣中或廢水中的污染物，亦可應用於抑制或滅除附著於表面之細菌，達到抗菌之效果。這幾項應用方面之研究，近年來已逐漸從實驗室成果提升至商業化應用，而使光觸媒成為環保應用的新材料。3.光觸媒在我國產業應用現況光觸媒的應用，近年

6、來在我國亦逐漸受到很多廠商的關注，紛紛收集各種相關的產品、技術與應用資料，從國外引進產品，或透過與研究機構合作開發相關產品與應用，尤其是傳統的民生產業，更是寄望透過光觸媒產品的應用，提升產品的附加價值，增強產品之競爭力。而在光觸媒之環境淨化應用方面，利用太陽光激發光觸媒以去除環境大氣中的污染物，我國亦透過與日本合作研發方式，積極開發其應用途徑，對環保產業之發展將有極大幫助。台灣社會對光觸媒產品之了解，尚在啟蒙階段，雖然部份廠商在二年前左右即自日本引進相關民生消費用途之光觸媒產品，但其市場應用仍在草創時期。自從今年(2003)四月底以來，因應SARS疫情所引發之光觸媒熱潮，

7、在國內外之光觸媒產業發展來看，應可視為一個意外。好的方面而言，固然藉此機會增進消費者熟悉光觸媒此一新穎名稱與產品，為該產業帶來商機；但壞的一方面而言，由於事起匆促，產業界、學術研究界、社會意識皆來不及對光觸媒充分認知與教育，各種產品推銷造成過度的商業語言使用，反而容易誤導民眾之認知，造成市場之混淆，皆非產業與社會之福。4.光觸媒作為抗菌劑之應用方式如前所述，奈米光觸媒顆粒對污染物去除與抗菌等效能，皆經國內外實驗室測試驗證，確實具有此一功能。也因為它具有此一功能，因此從學理上推測應會對病毒的去活化亦具有功能，因為純粹從化學的觀點