光催化反應介紹

光催化是藤島昭教授在1967年的一次試驗中，對放入水中的氧化鈦單晶進行紫外燈照射，結果發現水被分解成了氧和氫而發現的。通俗意義上講觸媒就是催化劑的意思，光觸媒顧名思義就是光催化劑。催化劑是加速化學反應的化學物質，其本身并不參與反應。光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。

光催化劑的種類其實很多，包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2)，硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體，另外還有部分銀鹽，卟啉一等也有催化效應，但他們基本都有一個缺點-----存在損耗，即反應前和反應后其本身會出現消耗，而且它們大部分對人體都有一定的毒性。所以，目前所知的最有應用價值的光催化材料，就是TiO2.

如何解釋光催化這個反應呢，其實，從宏觀看，可以把它理解成光合作用的逆反應。

眾所周知，最初的地球環境不適合生物生存，后來光合細菌和植物開始用光合作用，用葉綠素作為催化劑，將無機物轉化為有機物，它們花了近30億年才結束了地球的惡劣環境，創造了地球生物發展的溫床。而我們的光催化反應則將這個反應反過來了，即催化劑在光的作用下，將有機物轉化成了無機物，這對補完自然界的物質循環過程具有巨大的意義。（大氧化事件與真菌）

那么，光催化的微觀反應是什么樣的呢？通俗的說，二氧化鈦粒子本身是很穩定的存在，但是它吸收了紫外光的能量以后，就開始變得“興奮”起來，把自己身上的電子到處亂扔，于是，它拋出的電子和自身空出的“電位”就變成了撕扯有機物大分子的“刀”，而當能量減弱以后，二氧化鈦粒子就需要“歇會”了，它扔出去的電子也全部跑了回來，和空出的電位結合，于是，二氧化鈦粒子在不消耗自己的情況下，將有機物降解了，這個過程很復雜，但最終的產物是二氧化碳和水