奈米科技的原理與應(yīng)用.ppt

1、a,1,奈米科技的原理與應(yīng)用,1,進(jìn)入教材,單元四：奈米光觸媒,a,2,奈米科技的原理與應(yīng)用大綱,何謂奈米科技? 大自然界的奈米現(xiàn)象與生活應(yīng)用 蓮葉效應(yīng) 生物羅盤 奈米光觸媒 奈米科技可能的危害,2,下一頁,a,3,奈米光觸媒是什麼,奈米光觸媒屬於組合式的名詞 奈米：長(zhǎng)度單位 1奈米（nm）=10-9米（m） 光觸媒：吸收光線後產(chǎn)生催化反應(yīng)之材料 如：自然界的葉綠素和二氧化鈦,3,下一頁,資料來源：科學(xué)發(fā)展 2006年12月 No.408 p.25,a,4,當(dāng)光觸媒材料的粒徑(粒子大小)落在1100奈米範(fàn)圍時(shí)，即稱為奈米光觸媒。 目前人工合成的的光觸媒以半導(dǎo)體為主，其中二氧化鈦（TiO2）化學(xué)

2、性質(zhì)安定、價(jià)格低廉，而成為廣泛使用的人工光觸媒,4,奈米光觸媒是什麼,下一頁,a,5,奈米光觸媒的反應(yīng)機(jī)制,光觸媒的反應(yīng)機(jī)制可概分為：化學(xué)反應(yīng)與物理作用機(jī)制 化學(xué)反應(yīng)：牽涉氧化或還原的化學(xué)反應(yīng)，如空氣或水中汙染物的去除、有機(jī)化學(xué)合成、水分解產(chǎn)生氫氣等。 物理作用：僅涉及電子的移動(dòng)機(jī)制，未牽涉化學(xué)反應(yīng)，如自潔、防霧、防鏽等,5,下一頁,a,6,光觸媒的化學(xué)反應(yīng)與物理作用機(jī)制之應(yīng)用,6,空氣淨(jìng)化,水質(zhì)淨(jìng)化,抗菌防霉,綠色製程,自我潔淨(jìng),除汙,防鏽,防霧,TiO2 光觸媒的應(yīng)用,化學(xué)反應(yīng),物理作用,下一頁,a,7,奈米光觸媒淨(jìng)化環(huán)境的原理,淨(jìng)化環(huán)境原理（化學(xué)反應(yīng)） 自潔原理（物理反應(yīng),7,a,8,奈

3、米光觸媒淨(jìng)化環(huán)境的原理,問題：奈米光觸媒為何能夠抗菌，淨(jìng)化環(huán)境呢？ 答：奈米光觸媒透過紫外光的照射，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或物理作用，進(jìn)行空氣、水質(zhì)淨(jìng)化、自我潔淨(jìng)、抗菌防霉等功能，營(yíng)造出光清淨(jìng)的環(huán)境,8,資料來源：呂宗昕, 奈米科技與光觸媒, 商周出版,下一頁,a,9,9,TiO2,奈米級(jí)的二氧化鈦粒子受到光的刺激後，會(huì)在表面形成一個(gè)電洞和電子。當(dāng)環(huán)境中的水氣和氧氣分子接觸到它們，就會(huì)在表面產(chǎn)生氫氣自由基（OH）與負(fù)氧離子（O2,O2-, OH (活性物質(zhì),光觸媒淨(jìng)化環(huán)境原理,按滑鼠一下 開始動(dòng)畫,下一頁,a,10,10,氧化分解,O2-, OH (活性物質(zhì),氫氣自由基（OH）與負(fù)氧離子（O2-）具有很

4、強(qiáng)的氧化的能力，易與大氣或水氣中的污染物（如有機(jī)化合物、臭味、細(xì)菌、病毒等）接觸。接觸後會(huì)把它們氧化分解為二氧化碳與水，達(dá)到去除污染物的目的,按滑鼠一下 開始動(dòng)畫,下一頁,光觸媒淨(jìng)化環(huán)境原理,a,11,奈米光觸媒淨(jìng)化環(huán)境的原理,淨(jìng)化環(huán)境原理（化學(xué)反應(yīng)） 自潔原理（物理反應(yīng),11,a,12,12,光觸媒自潔原理,二氧化鈦粒子（TiO2）吸收光能，引發(fā)氧化與還原的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制之外。隨著照射紫外光時(shí)間的增加，TiO2展現(xiàn)出超親水的物理現(xiàn)象。 超親水現(xiàn)象：水與鏡面接觸面積增加，即水霧與鏡面接觸角越小，越容易形成水膜。水膜比一點(diǎn)一點(diǎn)的水滴來得均勻，因此光線產(chǎn)生散射機(jī)會(huì)變小，而達(dá)到防霧、自潔之功能,二氧化

5、鈦(TiO2）光觸媒塗料,超親水性,按滑鼠一下 開始動(dòng)畫,下一頁,a,13,13,光觸媒自潔原理,TiO2,有機(jī)髒汙被活性物質(zhì)分解成水與二氧化碳,按左鍵 開始動(dòng)畫,光觸媒作用後，使髒汙變小且附著力變?nèi)酢?同時(shí)超親水特性使水很容易介入底材與髒污之間,因此下雨時(shí)，髒汙能很容易隨雨水沖走，達(dá)成自潔的能力,下一頁,a,14,奈米光觸媒材料的進(jìn)步,基本上，奈米光觸媒粒子需受到光線中的紫外線，才能夠被激發(fā)。然而，太陽光經(jīng)過地球大氣層的過濾後，照射到地表的紫外線很有限。室內(nèi)環(huán)境的紫外線更少。 科學(xué)家利用將二氧化鈦加入銀離子等方法，改良奈米光觸媒的材料。使得它在足夠亮度的日光燈下，也能達(dá)到抗菌的效果,14,下一頁,a,15,奈米光觸媒的應(yīng)用一：抗菌磁磚,醫(yī)院是孳生病菌最多的場(chǎng)所。若使用塗上奈米級(jí)二氧化鈦的磁磚，在足夠強(qiáng)度的光線照射後，即可達(dá)到99.9%的滅菌效果?？諝庵械母∮渭?xì)菌也明顯變少，效果可持續(xù)數(shù)個(gè)月,15,圖片來源：.tw,下一頁,a,16,奈米光觸媒的應(yīng)用二：空氣淨(jìng)化,空氣清淨(jìng)機(jī)中的濾網(wǎng)塗上一層奈米光觸媒塗料後，再施予紫外線的照射即可達(dá)到分解有機(jī)化合物，及除臭殺菌的功能,16,資料來源：科學(xué)發(fā)展 2006年12月 No.408 p.27,下一頁,a,17,