光电元件报告光触媒二氧化钛ppt课件.ppt

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1、光電元件報告光觸媒性質研究－濺鍍二氧化鈦與氮摻雜二氧化鈦薄膜之結構學生:杜怡昶授課老師:鄒文正Outline介紹光觸媒特性光觸媒目前產業動態無摻雜成長TiO之結晶效果摻入氮之TiO薄膜之影響不同流量氮之影響及其光觸媒反應前言隨著全球工業化的影響，環境汙染的日益嚴重及有限能源的耗竭，除了積極從事低污染的製程和產品研究外，還有對污染物分解處理投入相當的資源。自從1972年Fujishima和Honda博士等人發現光觸媒效應後，二氧化鈦光觸媒科技在環境淨土上的開發受到世人矚目。概述光觸媒技術能有效處理異相污染物中的氯苯有機物、氯酚化合物、氰化物、重金屬離子等污染物質；在

2、空氣污染除臭方面，光觸媒技術也能有效處理如氧化氮(NOX)、氧化硫(SOX)、甲基硫醇、乙醛等污染物質，除此之外，TiO2具有抗菌、防污、脫臭、抗癌、防塵及自清等功能。何謂光觸媒「光觸媒」(Photocatalyzer)是利用特定波長光源的能量來產生催化作用的一種物質。二氧化鈦本身即是一種催化劑，觸媒本身能降低化學反應的能量，而促使化學反應或加快其反應速度，但本身卻不因化學反應而產生變化或破壞本體結構。光觸媒材料光觸媒的材料眾多，包括TiO2、ZnO、SnO2、ZrO2等氧化物及CdS、ZnS等硫化物。其中以TiO2(TitaniumDioxide，二氧化鈦)具氧化能

3、力強、化學性安定、無毒之特性而受到廣泛之應用。二氧化鈦分別具有低溫銳鈦礦(Anatase)、高溫金紅石(Rutile)及斜方晶系的板鈦礦(Brookite)三種結晶結構。銳鈦礦(Anatase)具有較佳的化學活性與良好的光學性質，因此常被應用在光催化觸媒方面。TiO2在吸收太陽光中紫外線或照明燈中的紫外光後所產生類似植物的光合作用原理，只差異於生成物不同。TiO2經光反應後本身產生一組各帶正負電的電洞與電子的載子。電洞具有強大的氧化能力，電子亦具有超強還原能力，在經與TiO2上的水氣（H2O）反應後會製造出氧化威力超強的〔氫氧自由基〕如O、O2、OH-，氫氧自由基可針

4、對細菌（有機物質）、臭味（有機氣體）做分解處理，若與UVA紫外線相互配合更能使光觸媒之活性（即分解反應）速率加倍。TiO2光觸媒之基本原理-光能轉換當光照射在光觸媒上時，位於價電帶(VB)上的電子會被紫外光能量所激發，而跳至導電帶(CB)，而價帶則會因電子跳離而形成一帶正電之電洞，形成一組電子－電洞對。E=hv1.光照激發TiO2,形成電子(e-)電洞(h+)對：TiO2+2hv2e-+2h+2.電洞與H2O反應(TiO2電極端）H2O+2h+1/2O2+2H+3.電子與H+反應(Pt電極端）2H++2e-H24.全反應式H2O+2hv1/2O2+H2Sola

5、rEnergyConversion親水性與接觸角(ContactAngle)物質與水滴之接觸角越大，疏水性越高。(蓮花效應)物質與水滴之接觸角越小，親水性越高，因此光觸媒可以僅利用水即達到除污功效，並可除霧。抑菌、殺菌以TiO2的超氧化能力〔氫氧自由基〕破壞細胞的細胞膜使細菌質流失造成細菌死亡；凝固病毒的蛋白質，抑制病毒的活性，並且捕捉、殺除空氣中的浮游細菌，其能力高達99.997％（以通過TiO2清淨處理機的空氣）。1.可殺除大腸桿菌、綠膿菌、葡萄球菌、霉菌、化膿菌、白癬菌、徽菌等等。2.可分解空氣中過敏原、減少過敏性疾病及氣喘（蟎蟲），亦可分解徽菌。3.

6、改善香港腳情形，甚至痊癒，且不傷皮膚。無毒性經美國FDA食品檢驗中心認可TiO2為一安全物質對人體並無傷害，更經由以下以TiO2為各行業所使用之添加物得知。食品工業：〔1〕食品加工：作為白色添加色料。    〔2〕食品冷凍：冷凍庫、車中所使用TiO2空氣對流處理機作為冷凍保鮮效果時可有效抑制乙醛濃度，使冷凍櫃、車中的蔬果不至早熟而腐爛並延長保鮮時間。日常生活用品：化粧品業：隔離霜、防霜油或防紫外線化粧品〔抑制太陽光中UV的活性，避免對皮膚成直接傷害〕。醫藥業：內服用藥〔胃藥〕、抗癌〔光化學法〕。養殖業：魚類養殖業、培育室〔具有殺菌殺藻效能〕。光觸媒：〔TiO2〕

7、受光後產生氫氧自由基〔OH-〕，與空氣中有機物質反應後，即成無毒之無機物。脫臭,分解有機氣體因TiO2所產生的氫氧自由基會先行破壞有機氣體分子的能量鍵，使有機氣體成為單一的氣體分子，加快有機物質、氣體的分解，故提高空氣清淨效率。　　二氧化鈦TiO2又稱光觸媒，比臭氧〔O3〕、負離子，更有氧化能力；比活性碳、HEAP有更強的吸附力亦具有活性碳、HEAP所沒有的功效〔分解細菌〕。TiO2脫臭能力根據歐美國家權威實驗室測試，每一平方公分的TiO2與每一平方公分的高效能纖維活性碳比較，TiO2的脫臭能力為高效能纖維活性碳的150倍，相當500個活碳冰箱除臭