兼具隔熱及自潔功能之光觸媒塗料

兼具隔熱及自潔功能之光觸媒塗料 2013/8/16
本文節錄自「工業材料雜誌320期」 

TiO2照光後，除了具有抗菌、防污、脫臭、防塵等功能外，另一特性就是親水化後可以擁有自清潔的功能，應用在玻璃上將可維持表面美觀。然而，若是能夠將照射在此塗有光觸媒的玻璃之太陽光，有效地反射太陽光中的紅外線，則將可以同時達到隔熱及自潔雙功能，一來可以吸收紫外線進行光觸媒分解有害物質及親水化自潔；二則可以有效反射太陽光中50%的紅外光，隔絕熱源，控制室內環境溫度，減少室內空調的使用率，達到節能省碳的目的。

本研究利用改性的TiO2製備出不同功能的TiO2材料，搭配適當的樹脂，使其形成TiO2複合塗料，應用上不僅增強了光觸媒本身的吸收能力，另外也透過改良使其形成隔熱及自潔雙功能的塗料，是極具競爭力及功能性的光觸媒應用塗料。


圖四、隔熱/自潔塗膜示意圖

可見光光觸媒改質及其性能
可見光光觸媒改質後之性能分析，圖五(a)為可見光TiO2材料的XRD圖，比對文獻資料，該繞射峰屬於銳鈦礦型的TiO2，也說明經過本研究改良後的TiO2，晶型並沒有太大改變。而圖五(b)為純TiO2與摻雜離子後的可見光TiO2於(101)晶面的比較，可明顯看出經過摻雜離子改良後的TiO2，其晶面往低角度偏移，主要是因為金屬離子進入銳鈦礦晶格結構中並取代了TiO2晶格中的Ti離子，因此造成(101)晶面的d-value值增加，這也顯示晶格的變化會影響能隙的大小，進而造成可見光波長範圍吸收能力的改變。

至於可見光光觸媒的分解效果則是透過簡易的亞甲基藍分解，如圖六(b)所示，亞甲基藍在可見光中最高的吸收波峰位(664nm)隨著照光時間的延長，其吸收度也隨著下降，可明顯看出對亞甲基藍的分解效果，圖六(c)則是亞甲基藍濃度隨照光時間延長而呈線性遞減的趨勢，經過換算可以得到在經過6小時的連續照光及觀察之下對亞甲基藍的分解效率可以達到將近40%。


圖六、(a)可見光光觸媒光譜圖；(b)可見光光觸媒分解亞甲基藍吸收圖；(c)可見光光觸媒分解亞甲基藍濃度及分解率圖

圖七(b)為Ag奈米粒子沉積在可見光光觸媒上的TEM圖，由於Ag奈米粒子若沉積過多則將容易導致光觸媒完全被覆蓋，一來光觸媒無法有效與光線充分的直接照射形成電子-電洞對，且會降低分解效率，此外過多的Ag奈米粒子沉積對玻璃基材容易形成可見光被反射的困擾，而造成可見光穿透力不足的現象，然而本研究可以明顯看出Ag奈米粒子是屬於分散並沉積在TiO2上，不但不會影響透明性，且無論在可見光或光線微弱的環境下，都可以藉由光觸媒來進行細菌的分解，預期可以透過銀將細菌體內蛋白上的硫氫基結合，使含硫氫基之酵素失活而讓細菌死亡……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文

作者：林盛偉/長興化學股份有限公司