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奈米光觸媒原理與應用

奈米光觸媒原理與應用. 主講人 : 張議聰 老師. 上課大網. 介紹 何謂奈米和光奈米抗菌技術 ? 何謂奈米光觸煤 ? 其重要性和應用為何 ? 動手做樂趣多 結果與討論. 介紹. 為何蓮花出淤泥而不染 ? 為何鴨子的翅膀 不透水 ? 為何蝴蝶的翅膀色彩濱紛 ?

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奈米光觸媒原理與應用

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Presentation Transcript

  1. 奈米光觸媒原理與應用 主講人: 張議聰 老師

  2. 上課大網 • 介紹 • 何謂奈米和光奈米抗菌技術? • 何謂奈米光觸煤? 其重要性和應用為何? • 動手做樂趣多 • 結果與討論

  3. 介紹 • 為何蓮花出淤泥而不染?為何鴨子的翅膀 不透水?為何蝴蝶的翅膀色彩濱紛? • 1986年諾貝爾物理獎得主羅雷爾(Heinrich Rohrer)所言：「一百五十年前，微米成為新的精度標準，奠定了工業革命的基礎。最早以及最佳學會使用微米科技的國家，都在工業發展中，佔了巨大的優勢。」「同樣的，未來的科技將屬於那些明智的接受奈米作為新標準，並首先學習以及使用奈米技術的國家。七十年代重視微米技術的國家，如今都已成為發達國家。今天重視奈米技術的國家，將很可能成為二十一世紀的先進國家。」 • 奈米與環保的關係

  4. 何謂奈米? • 奈米 (nanometer)是一個長度的單位。1奈米 = 十億分之1米(10-9 meter)，約為分子或DNA的大小，或是頭髮寬度的十萬分之一。 • 奈米結構的大小約為1 ~ 100奈米，即介於分子和次微米之間。在如此小的尺度下，古典理論已不敷使用，量子效應（quantum effect）已成為不可忽視的因素，再加上表面積所佔的比例大增，物質會呈現迴異於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。

  5. 自然界的奈米實例 1奈米大約是「2～3個金屬原子」或「10氫原子」排列在一起的寬度。「病毒」的直徑約60～250 奈米。「紅血球」的直徑約2,000奈米。「頭髮」的直徑約30,000 ~50,000奈米。

  6. 何謂光奈米抗菌技術? • 光奈米抗菌技術，簡單來說就是當二氧化鈦(TiO2)粒子到達奈米等級時會產生性質的改變，變得較為活潑經光線照射後提供能量給二氧化鈦(TiO2)粒子，TiO2的表面電子會跳脫出來而在表面形成一個電洞，使得空氣中的氧氣一接觸到就生成O2-(超氧離子)及空氣中的水分子(相對溼度)生成OH-(氫氧自由基)，而產生會去搶有機物質中的碳原子的氧化還原效應。使得微小的有機物質(細菌、臭味、病毒、塵蹣)，被轉化為二氧化碳(CO2)和水(H2O)，即是光奈米抗菌技術。

  7. 呂宗昕, 奈米科技與光觸媒, 商周出版

  8. 呂宗昕, 奈米科技與光觸媒, 商周出版

  9. 何謂奈米光觸媒(photocatalysis) • 光觸媒：TiO2、ZnO、SnO2與CdS • TiO2 (二氧化鈦，Titanium Dioxide) • 原理：在充足光照的條件下分解碳氫 鍵並將其轉化為二氧化碳與水。 • 特性：無毒、氧化能力強、化學安定 • 應用：奈米光觸媒家電、保養品、防霉 抗菌、自我清潔、淨化、空氣清 淨、鏡面防霧等領域。

  10. 光觸媒主要功能 • 殺菌、抗菌：以二氧化鈦產生強化作用會直接穿透細菌的細胞膜。 • 除臭：二氧化鈦所產生的氫氧自由基會先行破壞有機氣體分子的能量，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。 • 環境污染物：光催化程序能有效處理液相污染物中氯苯有機物、氯酚化合物、金屬離子、四氯化碳及醇類等污染物質。 • 防污：二氧化鈦對被塗物形成有一層保護層，利用奈米光觸媒所產生氫氧自由離子基與水作用產生自淨效果。 • 親水性：利用表面吸附H2O產生的HO-與H+，可破壞分散水滴之形成，使表面不結水滴、不結霧。 • 太陽電池：利用增感色素，提高光電轉換效率可達12%; 等等!

  11. 光觸媒主要應用 • 空氣清靜裝置。 • 建築材料。 • 玻璃防霧。 • 污水處理。 • 抗癌醫療。 • 抗菌紡織品。 • 漂浮式球狀淨水裝置。 • 二氧化鈦牙齒漂白劑。 • 可見光適用型光觸媒。 • 光觸媒空氣清靜燈管。 • 人造觀賞植物。 • 冷藏車用光觸媒拖臭抗菌裝置。

  12. 光觸媒空氣清靜 呂宗昕, 奈米科技與光觸媒, 商周出版

  13. 動手做樂趣多 • 依知識單實驗, 觀察結果並討論

  14. 結果與討論 • 依知識單回答問題

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