光觸媒

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化学中,光觸媒光催化剂(photocatalyst)指的是能够加速光化学反应的催化剂,这种现象被称为光催化(photocatalysis)。

常用的光觸媒有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等等。最廣泛使用的是二氧化鈦,它能靠光的能量來進行消毒、殺菌。 由於光觸媒環保又實用,所以全世界已開始實行光觸媒的開發試驗。

原理[编辑]

光子具有一定能量,当照射到某些物质上(如半导体),原子電子吸收一定的能量後,便会从價帶(valence band)躍升,到導帶(conduction band),而原本電子存在的地方就會出现一個帶正電的電洞 —— 也即光生电子和光生空穴。由于这种电子和空穴分别具有较强的还原性和氧化性,因此能使半导体上的物质发生氧化还原反应,从而将光能转换为化学能。这些物质被称为光催化剂。

光催化的水分解[编辑]

會解離成氫氧根(OH)和離子(H+):

H2O ↔ H+ + OH

在光觸媒顆粒表面,氧氣會與電子結合形成氧離子,水分子會被電洞氧化成氫氧自由基(OH·),這兩者皆為極不穩定的物質,會與有機物結合重新降解成二氧化碳、水。