奈米催化劑應用
包括奈米級光觸媒薄膜與粉末之製備、光電元件(如感測器)、複合多層膜材料之製備、太陽能電池及燃料電池之應用領域等。
「奈米材料通常泛指介於原子、分子與巨觀物體中間的固體微細顆粒,在觸媒領域中類似原子簇,也就是說它大概是由幾十個到幾百個原子所組成的顆粒。奈米材料既非微觀系統亦非巨觀系統,因此它具有不同的物理與化學特性。(圖:奈米金觸媒的應用產品。)
奈米粒子與一般巨觀固體的區別,主要在於它的總原子數中,表面原子數所占的百分率較高,表面原子較多時,原子的排列缺乏一般固體的有序度,也就是說它不具有固定的結構。由於表面原子數的增加,使得其電子結構與一般固體不同,往往同時具有均相(類似液相)與異相(即固相)觸媒的優點。
奈米觸媒的定義
奈米物質隨不同領域有不同的定義,對觸媒而言,當固體顆粒的直徑逐漸減小時,其催化性質亦隨之改變,大體而言,粒徑介於1~100奈米之間時,其催化性質與巨觀顆粒有顯著差異,此時即稱為奈米觸媒。
隨著奈米材料的研究日益蓬勃,有關奈米觸媒的定義亦日見混亂,但主要有下列幾種。
依顆粒直徑定義──顆粒直徑小於100奈米的稱為奈米觸媒;
依孔洞直徑定義──觸媒均為多孔性物質,故有人將孔洞直徑達奈米級,尤其是指小於10奈米的稱為奈米觸媒,例如沸石的孔洞直徑均為奈米級,故亦有人稱其為奈米材料;
依孔洞管壁厚度定義──也有人將觸媒孔壁厚度在奈米級的稱為奈米觸媒,有時亦稱為奈米結構觸媒。
由於一般的多孔性觸媒,其孔徑和孔壁厚度均在奈米級,故要嚴格定義應以顆粒直徑做為標準。
資料來源:《科學發展》2003年10月,370期,34~39頁