光催化原理

       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，卻可以促進化學反應的物質，光觸媒是利用自然界存在的光能轉換成為化學反應所需的能量，來產生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成具氧化力的自由負離子。幾乎可分解所有對人體和環(huán)境有害的有機物質及部分無機物質，不僅能加速反應，亦能運用自然界的定侓，不造成資源浪費與附加污染形成。具代表性的例子為植物的"光合作用"，吸收對動物有毒之二氧化碳，利用光能轉化為氧氣及水。

光催化原理

        半導體光催化劑大多是n型半導體材料（當前以為TiO2使用廣泛）都具有區(qū)別于金屬或絕緣物質的特別的能帶結構,即在價帶(ValenceBand,VB)和導帶(ConductionBand,CB)之間存在一個禁帶(ForbiddenBand,BandGap)。由于半導體的光吸收閾值與帶隙具有式K=1240/Eg(eV)的關系,因此常用的寬帶隙半導體的吸收波長閾值大都在紫外區(qū)域。當光子能量高于半導體吸收閾值的光照射半導體時,半導體的價帶電子發(fā)生帶間躍遷,即從價帶躍遷到導帶,從而產生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負離子,而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負離子和氫氧自由基具有很強的氧化性,能將絕大多數的有機物氧化至終產物CO2和H2O,甚至對一些無機物也能徹底分解。

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，因此后來將這一現象中 的氧化鈦稱作光觸媒。 這種現象相當于將光能轉變?yōu)榛瘜W能，以當時正值石油危機的背景，世人對尋找新能源的期待甚為殷切， 因此這一技術作為從水中提取氫的劃時代方法受到了矚目，但由于很難在短時間內提取大量的氫氣，所以利用于新能源的開發(fā)終 究無法實現，因此在轟動一時后迅速降溫。 　　1992年次二氧化鈦光觸媒研討會在加拿大舉行， 日本的研究機構發(fā)表許多關于光觸媒的新觀念，并提出 應用于氮氧化物凈化的研究成果。二氧化鈦相關的 專利數目亦多，其它觸媒關連技術則涵蓋觸媒調配的 制程、觸媒構造、觸媒擔體、觸媒固定法、觸媒性能測 試等。以此為契機，光觸媒應用于抗菌、防污、空氣凈 化等領域的相關研究急劇增加，從1971年至2000年6月 總共有10,717件光觸媒的相關專利提出申請。二氧化鈦光觸媒的廣泛應用，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)。各種應用材料也將由微米逐漸進入納米時代。 納米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所組成。粒徑為微細，具 有大的比表面積，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，卻可以促進化學反應的物質，就象植物的光合作用中的葉綠素。光觸媒的材料多種多樣，但是為和研究為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽光的照射下能產生羥基自由基、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。