TWI438419B - 光觸媒催化性能之測量裝置 - Google Patents

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Description

光觸媒催化性能之測量裝置
本發明涉及一種光觸媒催化性能之測量裝置。
光觸媒具有抗菌、除臭、自潔等功能，以二氧化鈦為例，其作用原理為：當以具適當波長之光照射二氧化鈦時，光以能量之方式被二氧化鈦吸收，進而激發二氧化鈦產生電子與空穴。帶負電荷之電子與二氧化鈦表面週圍空氣中之氧分子(O2)作用可產生具有強還原能力之超氧陰離子(．O2-)，帶正電荷之空穴與光觸媒表面之水分子(H2O)作用可產生具有強氧化分解能力之氫氧自由基(．OH)。該超氧陰離子(．O2-)與羥基自由基(．OH)都為具有強分解能力之自由基，能夠有效地分解二氧化鈦表面接觸之髒污、細菌、病毒等有機物、以及氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等對人體有害氣體，實現二氧化鈦之抗菌、除臭、自潔等功能。
一般來說，通過亞甲基藍溶液分解實驗來測量光觸媒之催化性能。為了使測量不受外界環境之光源影響，通常於黑箱內用紫外光源照射含有光觸媒之亞甲基藍溶液。紫外燈照射一定時間後，需取出樣品，將亞甲基藍溶液放入石英比色管中，使用分光光度計測量亞甲基藍溶液照射前與照射後之濃度變化，從而測量光觸媒之催化性能。由於長時間紫外光照射易引起黑箱內溫度上升，且亞甲基藍溶液從黑箱中取出而暴露於空氣中等因素均會造成亞甲 基藍溶液蒸發，而影響其濃度之準確測定，使得光觸媒催化性能之測量資料有所偏差。
有鑑於此，有必要提供一種準確度較高之光觸媒光催化性能之測量裝置。
一種光觸媒催化性能之測量裝置，其包括：密封腔室；收容於該密封腔室內之樣品池，該樣品池裝有待分解溶液，該樣品池具有透光之第一表面及與其相對之透光之第二表面；收容於該密封腔室內之紫外光源；一光譜儀，該光譜儀設置於該密封腔室外，該光譜儀具有一光發射端及一檢測端，該光發射端通過一第一光纖將光線照射至該樣品池之第一表面，該檢測端通過一第二光纖接收穿透該樣品池第二表面之光線，及一溫度控制裝置，用於控制該密封腔室內之樣品池內待分解溶液溫度為一恒定值。
相較於先前技術，該光觸媒催化性能之測量裝置通過一設置於密封腔室外之光譜儀直接測量該密封腔室內之樣品池之亞甲基藍溶液之濃度變化，可不必將該樣品池取出，從而避免了亞甲基藍溶液濃度之變化。該溫度控制裝置可控制該樣品池之亞甲基藍溶液溫度恒定，不會造成溶液長時間於紫外光源照射下之蒸發而引起濃度之變化，從而使光觸媒之催化性能之測量更準確。
100‧‧‧測量裝置
10‧‧‧密封腔室
20‧‧‧樣品池
30‧‧‧紫外光源
40‧‧‧攪拌器
50‧‧‧光譜儀
60‧‧‧容器
70‧‧‧溫度控制裝置
202‧‧‧第一表面
204‧‧‧第二表面
502‧‧‧光發射端
504‧‧‧檢測端
506‧‧‧第一光纖
508‧‧‧第二光纖
圖1係本發明實施例提供之光觸媒催化性能之測量裝置之結構示意圖。
下面將結合附圖，對本發明實施例作進一步之詳細說明。
請參閱圖1，本發明實施例提供了一種光觸媒催化性能之測量裝置100。該光觸媒催化性能之測量裝置100包括一密封腔室10；收容於該密封腔室10內之樣品池20，該樣品池20裝有待分解溶液；一紫外光源30；一攪拌器40；一光譜儀50；一容器60及一溫度控制裝置70。該待分解溶液為亞甲基藍溶液、甲醛溶液或苯溶液。於本實施例中，該待分解溶液為亞甲基藍溶液。該光觸媒為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯或硫化鎘。於本實施例中，該光觸媒為二氧化鈦。
該密封腔室10為不透光之材料製成。該密封腔室10之內壁設置有反射層(圖未示)，用於多次反射紫外光源30發出之紫外光至該樣品池20，提高光觸媒之分解效率。
該樣品池20具有透光之第一表面202及與其相對之透光之第二表面204。該樣品池20之材料為石英玻璃，其可透過紫外光。
該紫外光源30收容於該密封腔室10內，其可設置於該密封腔室10之內壁上。該紫外光源30之種類不限，例如可為發光二極體。
該攪拌器40為一磁力攪拌器，用於使該樣品池20之溶液濃度分佈更均勻。
該溫度控制裝置70連接於該樣品池20，用於控制該密封腔室10內之樣品池20之溶液溫度為一恒定值。
該容器60內裝有純水，可使得水蒸氣壓增大，降低亞甲基藍溶液蒸發。
該光譜儀50設置於該密封腔室10外，該光譜儀50具有一光發射端502及一檢測端504，該檢測端504設有一電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)、互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)檢測器或光電倍增管檢測器(圖未示)。該光發射端502通過一第一光纖506將光線照射至該樣品池20之第一表面202，該檢測端504通過一第二光纖508接收穿透該樣品池20之第二表面204之光線，通過朗伯比爾定律得出該樣品池20之亞甲基藍溶液濃度。
該光觸媒催化性能之測量裝置100之測量原理為：亞甲基藍為一種藍色染料，其不容易因光照而分解。然，光觸媒於紫外光之照射下產生之超氧陰離子(．O2-)與羥基自由基(．OH)可分解亞甲基藍。故通過亞甲基藍與光觸媒之混合溶液，於相同實驗條件下，亞甲基藍溶液於紫外光照射前之濃度與紫外光照射後之濃度相比，濃度值下降越多，說明光觸媒之催化性能越強。該光譜儀50之光發射端502發出之光之波長範圍為660到670奈米，由於亞甲基藍溶液於吸收波長為665奈米處有最大吸收峰，所以於本實施例中，於波長為665奈米時測量亞甲基藍溶液濃度變化。將光觸媒樣品與亞甲基藍溶液混合，該樣品池20之混合溶液接受紫外光源30照射一段時間後，光觸媒於紫外光線照射下產生超氧陰離子以及氫氧自由基，該超氧陰離子以及氫氧自由基分解亞甲基藍溶液使得亞甲基藍溶液濃度下降而褪色。通過該光譜儀50可測得亞甲基藍溶液於紫外光線照射前與紫外光線照射後之濃度變化，來測量光觸媒之催化性能。
相較於先前技術，該光觸媒催化性能之測量裝置100通過一設置於密封腔室10外之光譜儀50直接測量該樣品池20之亞甲基藍溶液之濃度變化，可不必將該樣品池20取出檢測，從而避免了亞甲基 藍溶液濃度之變化。該溫度控制裝置70可控制該樣品池20之亞甲基藍溶液溫度恒定，不會造成溶液於長時間紫外光源照射下之蒸發而引起濃度之變化，從而使光觸媒之催化性能之測量更準確。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧測量裝置
10‧‧‧密封腔室
20‧‧‧樣品池
30‧‧‧紫外光源
40‧‧‧攪拌器
50‧‧‧光譜儀
60‧‧‧容器
70‧‧‧溫度控制裝置
202‧‧‧第一表面
204‧‧‧第二表面
502‧‧‧光發射端
504‧‧‧檢測端
506‧‧‧第一光纖
508‧‧‧第二光纖

Claims (9)

  1. 一種光觸媒催化性能之測量裝置，其包括：密封腔室；收容於該密封腔室內之樣品池，該樣品池裝有待分解溶液，該樣品池具有透光之第一表面及與其相對之透光之第二表面；收容於該密封腔室內之紫外光源；其中，該光觸媒催化性能之測量裝置進一步包括：一光譜儀，該光譜儀設置於該密封腔室外，該光譜儀具有一光發射端及一檢測端，該光發射端通過一第一光纖將光線照射至該樣品池之第一表面，該檢測端通過一第二光纖接收穿透該樣品池第二表面之光線，及一溫度控制裝置，用於控制該密封腔室內之樣品池內待分解溶液溫度為一恒定值，一容器，該容器收容於該密封腔室內，該容器裝有純水。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該待分解溶液為亞甲基藍溶液。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該光譜儀之光發射端發出之光線波長範圍為660到670奈米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該光觸媒催化性能之測量裝置進一步包括一攪拌器，其收容於該密封腔室內，用於攪拌該樣品池內溶液。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該密封腔室內壁設置有一反射層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該光譜 儀之檢測端設有一CCD檢測器、CMOS檢測器或光電倍增管檢測器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該光觸媒為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯或硫化鎘。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該密封腔室不透光。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光觸媒催化性能之測量裝置，其中，該溫度控制裝置為冷卻裝置。
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