奈米光触媒在水处理之原理与应用-屏东科技大学农学院-国立屏东.DOCVIP

奈米二氧化鈦光觸媒在應用 鄭達智國立屏東科技大學 熱帶農業與國際合作系 二氧化鈦(TiO2)光觸媒Photocatalyst)是受到UV光照射激發電子，使電子提昇到傳導帶，因而在表面產生具有氧化能力之正電電子洞及具有還原能力之負電電子。當它們與氧分子或水分子作用後即生成極具活性的氫氧自由基及過氧自由基，分解環境中之物質量，具有淨化空氣、除臭、防污、防霧、防霉、抗菌與淨水等功能。奈米級15-30 nm)二氧化鈦光觸效率更高，稱為21世紀的綠色技術。 在奈米二氧化鈦動物活體毒性測試報告中，包括基因毒性、生態毒性、急性毒性等，皆顯示無顯著之毒性。另有報告指出在動物實驗中包括老鼠、虹鱒及鮭魚等生物，對皮肺臟、眼球、基因及水體之毒性等測試，亦未發現有明顯毒性。二氧化鈦光觸媒對生物及環境是友善的。 二氧化鈦(TiO2)光觸媒用於水產養殖業化學藥劑或抗生素的大量使用而造成環境污染、健康危害及許多病原微生物的抗藥問題的難題。近年來，二氧化鈦光觸媒逐漸研究應用於水產養殖的養殖槽壁自淨、水質淨化及抗菌。 二氧化鈦光觸媒之應用具有兩大瓶頸，第一是須使用UV光，第二是奈米二氧化鈦粉劑回收困難。UV光對人類及非目標生物有害，因此近年來多著重於在合成奈米二氧化鈦時添加其它金屬，使二氧化鈦光觸媒能被可見光激發光觸媒作用。二氧化鈦粉劑雖然因接觸面積大而有極佳的光觸媒作用，但仍無法解決二氧化鈦粉劑回收的難題，把二氧化鈦固定表面上薄。近幾年發展磁性奈米鐵為核，外殼包覆二氧化鈦之光觸媒粒子，可以受可見光激發抗菌且使用後能以磁鐵分離粉體顆粒與液體。磁性奈米鐵二氧化鈦應用於常見淡水病原菌(Aeromonas hydrophila, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae)及海水病原菌 (Photobacterium damselae, Vibrio harveyi, Vibrio alginolyticus)之防治，應用指日可待。: (2008-2010年) 奈米生物技術之應用—發展奈米光觸媒水族箱(魚缸) Cheng T.C., C.Y. Chang, C.I. Chang, C.J. Hwang, H.C. Hsu, D.Y. Wang, K.S. Yao. 2008. Photocatalytic bactericidal effect of TiO2 film on fish pathogens. Surface and Coatings Technology.?203:925-927. (SCI, 2008 Impact Factor: 1.86; Ranking: 3/16=19% Materials Science, Coatings Films). 本篇研究為文獻中第一次證實UV 光照射之TiO2 薄膜，在水中具有抗魚類病原菌作用。但是UV light亦對非目標生物有害，應用範圍受限制。 因此持續研究會被可見光激發光觸媒活性之修飾後之TiO2薄膜。 K.S. Yao, T.C. Cheng, S.J. Li, L.Y. Yang, K.C. Tzeng, C.Y. Chang, Y. Ko. 2008. Comparison of photocatalytic activities of various dye-modified TiO2 thin films under visible light. Surface and Coatings Technology.?203:922-924. (SCI, 2008 Impact Factor: 1.86; Ranking: 3/16=19% Materials Science, Coatings Films). 本篇研究發現被具有染料性質之光敏劑修飾後之TiO2薄膜，會被可見光激發其光觸媒活性而且有抗菌作用，但是染料性質之光敏劑會分解或成本高等因素，實際應用受限。 因此持續研究以過渡金屬修飾TiO2，而同時為了擴大TiO2與水之反應面積，以增加光觸媒反應效率，進而研究以Fe3O4修飾奈米級TiO2粉末。 Cheng, T.C., K.S. Yao, N. Yeh, C.I. Chang, H.C. Hsu, Y.T. Chien, C.Y. Chang. 2009. Visible light activated bactericidal effect of TiO2/Fe3O4 magnetic particles on fish pathogens. Surface and Coatings Technology. 204:1141-1144. (SCI, 2008 Impact Factor: 1.86; Ranking: 3/16=19% Mat