認識奈米光觸媒及應用 黃文玉 南區奈米科技 K12 種子教師
光觸媒是什麼？ 光觸媒是最常被應用的奈米商品，它是一種物質， 受到光的激發便能做為催化劑。 目前最常用的材料是俗名鈦白粉的二氧化鈦 (TiO 2 ) ，它能經由氧化還原反應將污染物轉成無 污染物。 光觸媒要在照光的環境下，吸收足夠的能量，才 會產生催化作用，以刺激化學反應進行。基本上 在黑暗中，光觸媒是不會作用的。
光觸媒的反應機制 為什麼光觸媒照光後會產生化學反應呢 ? 這與光觸媒半導體能帶構造有關，因為半 導體有一特殊的能帶結構，如下圖所示
光觸媒的反應機制 當一個半導體奈米粒子 ( 如 TiO 2 ) 受到大於 其能隙寬度的光照射下，在價帶上的電 子受到激發躍遷到傳導帶上，而產生電 子電洞對，電子本身具有還原性，電洞 具有氧化性，則電洞可和粒子表面的 OH - 反應生成氧化性很高的 OH 自由基， OH 自由基便可與其他的難以分解有機物反 應而生成無機的 CO 2 和 H 2 O 。
奈米光觸媒的應用 抗菌 超強氧化力, 降低病毒活性, 分解細菌 脫臭 比臭氧 (O 3 ) 、負離子，具更強的氧化 能力，並強力分解臭源 ( 氨及硫化鋅 等 ) 大氣淨化 除去 NO X 及 SO X 等有害物質 淨水 吸附水中的重金屬離子 防污 超親水特性，將讓灰塵污垢不易附著
奈米材料的應用－食 大陸葵花籽包裝、歐洲的啤酒瓶、美國的 果汁瓶，在食品包裝上添加了奈米顆粒， 可增加分子間的緻密程度，使得氧氣不易 進出，提高阻擋氧氣能力，因食品保存最 怕氧氣，容易孳生細菌。因此可以延長保 存期限。 影片：奈米奶粉 奈米奶粉
奈米材料的應用－衣 纖維是製衣必備的材料，原本變化性不大，但是 奈米帶給纖維多樣變化與嶄新風貌。 「二氧化鈦、奈米銀、奈米鋅 」加入纖維時，可消除惱人的異 味並防止病菌孳長。 遠紅外線（氧化鋯）纖維做成的衣服，可以輕輕鬆鬆地保暖。 當奈米的材料硬到某一個程度的時候，把它放到纖維裡面，讓 纖維的強力提昇 。（防彈背心） 利用奈米化的紫外光吸收無機材料（如二氧化鈦及氧化鋅）與 纖維混紡時，微量添加下即有良好的紫外線遮蔽效應，成為夏 日防曬的良好織物材料。 具有特殊超疏水性，又因纖維之間有一定間距，使水氣易蒸發， 故成為可排汗但可擋雨的新織物。 影片：奈米衣、奈米鞋、奈米襪 奈米衣奈米鞋奈米衣奈米鞋
奈米材料的應用－住 在陶瓷表面覆蓋具有抗菌能力的奈米細釉藥，製 造出不沾污垢、抗菌的衛浴設備。 結合光觸媒的空氣清淨機、冷氣機、，可使室內 空氣淨化，消除菸味或臭味，使我們有清新怡人 的空氣可以呼吸。 利用光觸媒製成的濾水器或污水處理器，可分解 水中的有害物質，增加飲用水的安全，並減少有 害物質的排放 建築物外觀（瓷磚、玻璃、塗料的「自潔功能」 及「殺菌功能」） 影片：奈米馬桶、奈米冷氣、奈米冰箱 奈米馬桶奈米冷氣奈米冰箱奈米馬桶奈米冷氣奈米冰箱
奈米材料的應用－行 未來汽車、飛機的重量會更輕、更省電、 也更環保 太陽能電動車 可待機數百小時的行動電話 不只室內，日本高速公路圍牆表面塗上光 觸媒，有效分解空氣中的硝化物、硫化物， 減少空氣污染 廣告影片：奈米機車（塗料） 奈米機車
其他 奈米膠囊 奈米膠囊 進行手術免開刀 奈米光碟片 奈米光碟片 容量有數百 GB 奈米螢幕 奈米螢幕 薄像一張紙 奈米網球 永不洩氣 奈米飛機 雷達偵測不到
奈米的另一省思 消基會調查：市售光觸媒商品 5 成 6 抗菌 力不足（ 2004/11/05 ） 建立認證制度 奈米百利無一害嗎？ 奈米尺寸的材料（如最常用的光觸媒材料 TiO2) 如果被人吸入是否會造成肺部的破 壞？？？
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