[发明专利]双掺杂的光触媒材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种光触媒材料，尤其涉及一种双掺杂的光触媒材料。

背景技术

光催化一般是指一化学反应发生是源自于光照射在触媒上，使触媒处于激发态，促使与触媒接触的化学分子(或物质)产生变化的过程，而此处所使用的触媒称为光触媒。

锐钛型(Anatase)二氧化钛已知为有效的光触媒材料，二氧化钛经紫外光照射后，可显现更强的氧化能力，其最高氧化电位2.8eV，可从氧(O₂)产生超氧离子(O₂^-)，可从氢氧离子(OH^-)产生氢氧根自由基(·OH)。然而，使用如此的光触媒材料时，活性化光触媒材料的光线需为紫外光，才能激发将光触媒材料激发至导电带。实际应用时，紫外线光源不易取得且昂贵，又耗能。作为光触媒的半导体材料的能带阶(band gap)需位于太阳光能量范围内，如此材料内的价电子在光的照射下，可被激发至导电带，藉此同时产生还原与氧化能力。因此在光触媒材料的应用，期望只要使用可见光源即可活化光触媒材料。

因此，为了加强在可见光范围的光触媒效果，在二氧化钛中掺杂各种物质的研究，已有回顾报告发表(参考Adriana Zaleska，“Doped TiO₂：A Review”，Recent Patents onEngineering 2008，2，pp.157-164)，通过掺杂非金属元素，可缩小二氧化钛的能带隙、增加杂质能阶、氧部位空缺(oxygen vacancies)，通过掺杂金属元素，在二氧化钛的能带隙中可增加新能阶。如此，通过掺杂，增加新能阶，电子跃迁的路径增加，电子可从新能阶激发至导电带，缩小能阶间距，可见光即可激发二氧化钛的价电子。然而，上述文献中，参考其中的表1，掺杂的二氧化钛的制备方法，大部分属于化学湿式反应，不易应用于薄膜用途，虽然掺杂金属元素时，有使用溅镀法、电浆、离子植入法、化学气相沉积法等干式制备方法的情况，但是掺杂比例不易控制，且没有揭露同时掺杂金属与非金属元素的情况。

再者，粉末状的光触媒材料，通常不易坚固地附着于固体的表面，而使其应用受限。

发明内容

鉴于上述的发明背景，为了符合产业上的要求，本发明的目的之一在于提供一种可见光范围的光触媒效果佳的双掺杂的光触媒材料。

本发明的目的之一在于提供一种双掺杂的光触媒材料，直接形成薄膜于一物体上，且掺杂物均匀地分布于所形成的薄膜中，所形成的薄膜对固体表面的附着性良好。

本发明的目的之一在于提供一种双掺杂的光触媒材料，兼具光触媒效果及抗菌效果。

为了达到上述目的，根据本发明一实施方案，提供一种双掺杂的光触媒材料，其由光触媒先驱物(或称前驱体，下同)、金属掺杂物及非金属掺杂物的混合物通过电浆辅助化学沉积法所形成的薄膜，其中，该金属掺杂物及该非金属掺杂物均匀分布于该光触媒先驱物所转换的光触媒材料中，且该薄膜形成于一物体上，且保留该物体的原形地覆盖(conformally cover)该物体，即该薄膜保留该物体的原形，并覆盖该物体。

根据本发明另一实施方案，提供一种双掺杂的光触媒材料，其是由光触媒先驱物、金属掺杂物及非金属掺杂物的混合物通过电浆辅助化学沉积法所形成的多层薄膜，其中，该金属掺杂物及该非金属掺杂物均匀分布于该光触媒先驱物所转换的光触媒材料中，各层薄膜的组成(各层薄膜中金属掺杂物及该非金属掺杂物分别所占的比例)互为相异且该多层薄膜是形成于一物体上，且保留该物体的原形地覆盖(conformally cover)该物体，即该多层薄膜保留该物体的原形，并覆盖该物体。

上述双掺杂的光触媒材料中，该光触媒先驱物可为二氧化钛先驱物、二氧化锡(SnO₂)先驱物、硫化镉(CdS)先驱物或氧化钨(WO₃)先驱物等。

上述双掺杂的光触媒材料中，该二氧化钛先驱物可选自四乙氧化钛、四异丙氧化钛(Titanium Tetraisopropoxide)、正钛酸四丁酯(Tetrabutyl titanate)、四丁氧基钛、钛酸四丁酯(tetrabutyl titanate)、四氯化钛(Titanium tetrachloride)、钛酸丁酯(titanium butoxide，Ti(OBu)₄)等所成群中的一种以上的材料。