二氧化鈦的光催化反應(yīng) 二氧化鈦 (Titanium dioxide, TiO2)在適當(dāng)波長(zhǎng)之光照射後，其物理結(jié)構(gòu)中價(jià)電帶 (valence band)的電子會(huì)被激發(fā)至導(dǎo)電帶 (conduction band)，形成自由電子 (electron, e- )，價(jià)電帶的電子受激發(fā)脫離後，將形成電洞 (electron hole, h+)，使原子電荷達(dá)到平衡。當(dāng)二氧化鈦表面的電子 (TiO2( ))與污染物 (Mn+)發(fā)生光還原反應(yīng)，使之還原成價(jià)數(shù)較低的狀態(tài) (M(n-m)+, n：污染物之價(jià)數(shù)；n-m：表示經(jīng)過(guò)m次分解後污染物之價(jià)數(shù))。此時(shí)，二氧化鈦表面的電洞 (TiO2( ))可將有機(jī)污染物分解產(chǎn)生中間產(chǎn)物、二氧化碳與水。其中，S為有機(jī)物質(zhì) (organic substrate)；I為有機(jī)中間體 (organic intermediate)，有機(jī)中間體可以繼續(xù)與二氧化鈦反應(yīng)分解。

另一方面，塗佈二氧化鈦之材料表面電子會(huì)與表面吸附的氧氣結(jié)合，發(fā)生還原反應(yīng)；而表面的電洞將與水中之氫氧根離子發(fā)生氧化反應(yīng)，光觸媒就是利用這些反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化還原劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，促使化合物分解二氧化鈦光觸媒之應(yīng)用

1.去除廢水中之有毒物質(zhì) 二氧化鈦可用來(lái)降解廢水，因此可將二氧化鈦固定在玻璃、陶瓷或金屬表面上，將含有毒化物質(zhì)之工業(yè)廢水通過(guò)表層鍍有二氧化鈦之材料進(jìn)行降解反應(yīng)。除此之外，在生活中常見(jiàn)的光觸媒裝置如濾水器、飲用水淨(jìng)化裝置、超純水製造裝置、染料脫色處理系統(tǒng)等，近年來(lái)則致力於新興污染物淨(jìng)化系統(tǒng)裝置開(kāi)發(fā)與研究。

2.分解空氣中之污染物並去除臭味 二氧化鈦與通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)整合後，可將空氣中之污染物產(chǎn)生光催化反應(yīng)，降低汙染物的濃度，如香菸產(chǎn)生的甲醛 (methanol, CH2O)、廁所內(nèi)的氨氣 (ammonia, NH3)等臭味若低於人類(lèi)嗅覺(jué)可感受的閥值，就感受不到它的存在。因此使用二氧化鈦除臭並將污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳與水，維持空氣清新以成為現(xiàn)代人的課題，與二氧化鈦結(jié)合之產(chǎn)品，如窗簾、百葉窗、壁紙等已在坊間問(wèn)世。

3.防霉、抗菌改善醫(yī)療衛(wèi)生條件 照光後的二氧化鈦可產(chǎn)生強(qiáng)氧化還原劑，其可分解細(xì)菌細(xì)胞中的輔酶 (co-enzyme Q10)及酵素，抑制黴菌與細(xì)菌生長(zhǎng)，並可分解細(xì)菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)源及產(chǎn)生的毒素並轉(zhuǎn)化成二氧化碳及水，因此可將其固定在衛(wèi)浴磁磚、刀具、刀板及建築材料上，可以產(chǎn)生防霉、抗菌，降低細(xì)菌傳染率，使減少環(huán)境中對(duì)抵抗力低的病人的威脅，科學(xué)家們近年來(lái)致力於破壞癌細(xì)胞的研究。

4.防霧、防油、自我清潔 二氧化鈦具超親水性，使水滴在二氧化鈦時(shí)於表面形成薄膜，防止霧氣產(chǎn)生。具有疏水性之油污附著時(shí)，若受到光線(xiàn)照射，二氧化鈦將使油污分解，並回復(fù)超親水性，這些油污分解後的產(chǎn)物及附著於油污中的粉塵可在雨天被雨水沖刷掉，因此二氧化鈦也具有自行清潔能力。近年來(lái)如建築材料、室外牆壁、磁磚、玻璃窗、除油煙機(jī)、護(hù)欄、洗衣機(jī)水槽及防霧鏡等為世面上常見(jiàn)之產(chǎn)品。

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