石墨烯用於光觸媒材料的先期研究_催化 (#24*) *規劃中

2015-6-8

最近把知乎幾個比較關注石墨烯話題的朋友召集起來，希望能夠透過彼此交流來激蕩出火花，其中不乏有一本畢業的博士參與，十幾個成員內也多是就讀博士班的小朋友，甚至遠至美國及德國。我們從台灣開始發展石墨烯應用技術已經一年半了，回頭看看當初在研發的路上能夠一帆風順，就是用對的材料與對的思維。既然我想回饋中國成為材料強國，把種子撒下去是必然需要拋磚引玉丟出一些材料的，不過，通常是學術領先業界做為引導的角色，但我很清楚在石墨烯這個領域的製備及應用技術都是志陽科技在引領風潮，我很高興我能做到這個地步。

這篇談到26類應用技術的第二十三類_光觸媒材料。光觸媒材料為半導體氧化物，當受到大於能隙寬度能量的光子照射後，電子從價帶躍升到導電帶，因而產生電子-空穴對。其中，電子具有還原性，空穴具有氧化性。而空穴與半導體氧化物的表面 OH-反應成氧化性很高的 OH-自由基﹔電子則和氧分子結合成超氧離子 (O2-)。活潑的自由基可將有機會氧化成無害的 CO2及 H2O，故具有分解有機物、細菌細胞膜、固化病毒蛋白質及污染防治、殺菌和除臭功能。但通常僅在紫外光下才有效果。TiO2常作為光觸媒材料，而欲使光觸媒材料產生反應的光子，必須有 3.2Ev以上的能量，亦相當于波長 380 nm以下的紫外光。

過去學者曾以TiO2／石墨烯復材做光觸媒材料研究，系因石墨烯共軛結構中富集的SP2雜化碳受可見光激發而共振增強，可提高 TiO2光催化劑材料對可見光的有效吸收，使其應用範圍擴展至可見光區。同時，光催化反應過程中，半導體 TiO2價帶電子將受激躍遷至半導體導帶，並最終轉移至作為電子捕獲中心的石墨烯，促進 TiO2電子-空穴對有效分離。且在一定程度上提高了污染物在半導體表面的富集效率。

nn各位如果有興趣請回頭看看 OPV那篇，其實兩者都談到光催化的機理，都是希望透過電子-空穴對的有效分離來達到預期的功能，再者是希望能在可見光的範圍內就做到原先只能在紫外光的限制條件。我們發現，如果能善用吸附及催化的功能不僅在能源方面有突破，衍伸到金屬氧化物催化的領域都有異曲同工之妙。敬請耐心等待，志陽已經出閘了。
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