光觸媒的作用與TiO2介紹

化學反應上，觸媒是自己本身在反應的前後沒有變化，而是增加化學反應效果的物質；因些當光接觸到觸媒本身時，觸媒本身不發生變化，而是被反應物與光發生變化，所以稱為光觸媒，而平時若缺乏光觸媒時，光與被反應物不會發生化學變化。
如三氯乙烯與光觸煤TiO2的反應：在UV光下
CHCl=CCl2＋4H2O＋6H＋ → 2CO2＋3HCl＋6H＋
納米TiO2為n型半導體材料，在光照條件下尤其是在紫外光照射下而其band gap(3~3।2ev) 以上，傳導帶的光生電子(e-)與價電子帶的空穴 ( h+ ) 會因此而生成，因而引起光觸媒反應，而 e- 和 h+ 與吸附在 TiO2 表面上的 H2O 、O2 等發生作用生成·OH 、O2- 等活性基團；而 TiO2 因由這些反應，會形成很強的氧化分解力和超親水性的化學現象。
OH 基團有很強的氧化能力，而且對作用物幾乎無選擇性，能將有機物氧化、分解，最終分解為 CO2 和 H2O ，這就是 TiO2 微粒的光催化特性，這個特性就是淨化空氣和除臭的關鍵。

光觸媒光反應所生的價電子帶的空穴 ( h+ )，會被表面擴散的格子氧氣補捉到而形成 OH 離子，或是直接將吸附著物質氧化，價電子帶的空穴被格子氧氣補捉到時Ti－O 之間的結合距離變長，氧氣缺陷配位的．OH基和 TiO2的相互作用，因光照射而減弱；此時，吸著水和 Ti 的配位而形成新的表面．OH基，使 TiO2 表面的 ．OH基密度增加。
光暗時，隨著表面．OH基的減少， TiO2 表面會漸漸回到原來親水性不高的表面，光生成的表面．OH基；因熱力學的不安定的準安定狀態，光照射後的氧化表面自由能，比照射前會變高，親水性就高了起來。

光觸媒薄膜-介紹

光觸媒的研究，首先始於上世紀70年代的日本；學者發現水的光分解現象而開展，從學術上的基礎研究，很快的到工業上的應用，30年後已快速的許多領域的實際應用，也在經濟上占了一個很大的營業額。光觸煤的基本領域可分為「空氣淨化」、「水淨化」、「抗菌、殺菌」、「防霧」等4個應用項目，這都是非常典型綠色科技，所以光觸媒薄膜可說是非常典型的綠色薄膜。

透明導電膜和保護膜在節能螢光燈的應用

低壓鈉燈（Low Pressure Sodium Lamp）
低壓鈉燈（Low Pressure Sodium Lamp）用鈉代替汞可得到含有589nm及589.6nm（D線）的黃光，但鈉熔點比汞高，也比汞活潑，要用抗鈉玻璃。因為D線的發光效率約為530lm/W，所以低壓鈉燈的發光效率可達100~200lm/W，只是其演色性很低，Ra=44，另外要長時間才能暖起來，所以大部分應用在街道及公路上。

普通的透明導電膜SnO2 用在快速啟動螢光燈的內殼表面。自ITO(Indium Tin Oxide)薄膜開發以來，由於該膜的比阻抗小、可見光透射率高、附著牢固、耐藥性好、電氣化學穩定性好的特點．已廣泛用作液晶顯示和等離子顯示的面板、太陽能電池等的透明電極材料。ITO薄膜可採用噴射法、濺射法、化學氣相沉積法制成。，ITO薄膜在可見光範圍內幾乎是透明的。在綠色照明中將ITO膜用作低壓鈉燈管的內面的透明導電膜，比使用Sn02 膜節電約10％。
綠色照明中普遍使用高效節能的緊湊型螢光燈，細管徑直管螢光燈和環形螢光燈，其總光通量約占人造光源總光通量的80％ 以上。由於這類節能型螢光燈採用了較細的玻璃管和三種基準色的螢光粉及鈉汞．加之有些燈採用高頻點燈，使得螢光燈管壁溫度高。
由於燈內鈉汞齊和雜質氣體及金屬態汞微滴的存在會引起燈管黑化，紫外輻射和高溫會引起的螢光粉劣化，帶電螢光粉對汞和氧化汞的吸附引起燈的光衰減；為解決螢光燈的黑化和光衰減問題，在螢光燈管壁和螢光粉之間塗一層保護膜。；該保護膜塗層應均勻、無細孔隙、能抗鈉的腐蝕，並具有良好的可見光的透射率和對紫外光(253．7 nm)的高反射率的性能 保護膜有透明型和半透明型兩類。
透明保護膜的材料主要為氧化鈦、氧化鑭、氧化釔和氧化鈰等，將它們配製在有機溶液中塗敷在燈管內壁，然後經熱處理形成氧化物保護膜，該膜優點是膜層薄均勻、透光性好、抗鈉污染，在彎管中有較好耐久性；缺點是對玻管的粘著力變差，厚度控制困難，材料成本費高，影響在螢光燈生產中的實際使用，半透明保護膜的材料為γ一A1203，將其配製在有機溶劑或水中製成懸浮液，用浸漬法塗佈燈管內壁，經乾燥處理成膜．可根據塗膜材料的品質、塗膜後可見光的線性透射率的變化或肉眼直接目測控制膜厚。
該膜具有製作簡便、工藝易於控制、價格低廉和吸附力比透明保護膜牢固等優點，雖然該膜會使燈的初始光通量略有下降，但保護膜效果僅略低於透明保護膜，起到減低燈的光衰速度、延長燈壽命的作用，是節能熒光燈生產中廣泛使用的保護膜。

反光鏡所應用的薄膜技術

為了減少照明器具反光鏡的熱損失和對人的不適感，在反光鏡中採用了紅外反射膜，除在傳統的玻璃反光鏡上蒸鍍紅外反光膜外，先後開發了在金屬底板和塑膠底板反射鏡上蒸鍍各式光譜選擇反射膜，近來鋁制反光鏡採用多層增透組合膜，是由電腦模擬設計膜層蒸鍍程式制作的反光鏡。
早期的反光鏡多為玻璃所作成，玻璃耐熱好表面光滑，但在玻璃上加工有一定程度的困難；目前可使用耐熱塑膠作為替代品，一般作為反射鏡用的耐熱塑膠作基板，除可射出成方形和橢圓旋轉體外，還可製成自由曲面的各種形狀反光鏡。
通常小型反光鏡採用玻璃底板，大型聚光反光鏡因為熱度高，會採用金屬底板；形狀自由度高的輕型反光鏡選用耐熱材料底板；用作聚光燈的反光鏡．現已推廣應用到植物栽培、舞臺照明、牙醫用鏡、光導纖維集光鏡等方面。

在綠色照明中為進一步提高反光鏡的反光效率，近來又開發高效率的反光鏡；其中一類為採用高全光譜反射的金屬銀膜(反射率為98％)，來替代反射光譜不完全的金屬鋁膜(反射率為 90％)，為保證金屬膜層的緻密性，在基底表面先塗一層有機膜使表面平滑，再蒸鍍金屬銀膜；為提高耐腐蝕和持久性，在銀膜上再鍍一層有機塗膜。

有機塗膜的種類有矽系、丙烯系、尿烷系、環氧系，塗膜方式主要為蒸鍍式，最上層的薄膜也可用浸塗式；該銀膜現已用於白熾燈、緊湊型螢光燈、細管徑螢光燈的深形的反光鏡，不僅大幅度提高了反光效率、增加光輸出，而且還具有耐酸堿腐蝕、耐熱、耐氣候變化、耐濕等性能；另一類高效反光鏡為增強反射膜反光鏡，該反光鏡是在原鋁膜反光鏡的基礎上，在鋁膜上加鍍多層光學保護膜以提高反射率．可根據使用光源的發光光譜和標準視感效率選用膜的構成和膜厚作為光學多層保護膜材科，大多數採用低折射率的SiO2、MgF2 和高折射率的Ti02、Ta205 等。工業上鍍膜為了維持光學折射率的穩定性，一般採用IAD的方式，也有少部份採用濺鍍的方式，但由於基板並非平板，所以鍍膜容易產生誤差。

紅外反射膜在鹵鎢燈中的應用和設計(2)

另外如果入射光是斜入射的話，我們也可以有不一樣的設計方式：黏貼兩面稜鏡於玻璃平板上，讓部份光自然的從不同方向反射走，干涉面再鍍任何選定穿透波長的膜系，這樣任何反射(截止)的波長範圍都很容易做到。
這種設計有2個優點：
1、 可以達到寬廣反射(截止) 波長範圍。
2、 穿透區可以有較高的穿透率，穿透域也可以設計比較窄。但是這些設計仍然需要相當多的膜堆設計

而在考慮只鍍單層膜，ITO(Indium tin Oxide)，Cd2SnO4 是很好的材料，一般這些材料常用在導電薄膜上；但我們發現在光能利用上，這些材料在可見光有很好的穿透率，它的Refractive Index在可見光可以為1.70，而在紅外區則有良好的反射和部份的吸收。以下為雙面AR coated 鍍上1.2 μm ITO ，之後在不同的光入射角度下來做分析；可以得知光在大角度入射時，較符合設計的要求，所以貼稜鏡(prism) 再鍍ITO是一項符合需求的工業產品

由於ITO單層鍍膜在透射區的Ripple仍然很大，所以我們會考慮使用多層干涉膜來減少穿透區的Ripple，在Fig11第1圖使用ITO 和 Nb2O5 材料，Cut off 點在1054 nm，總共鍍了15層1920nm厚。
第2圖總共使用了3種材料ITO,Nb2O5和SiO2,共鍍13層2250nm厚；這些膜層並不多，要求精密度不會太高，利用Sputtering 和IAD皆可完成，如果要求的誤差大一點，也有人使Sol-Gel的方式鍍膜。