日本横滨大学的水口教授的研究小组,发现在加热半导体时所表现出显著的催化效果,利用这一现象可完全除去VOC(Volatile organic compounds:有机挥发性物质)。该项研究开拓了半导体高温领域(350-500℃)的新的应用。
半导体的热平衡载流子数是由费米·狄拉克分布函数和状态密度的积决定,随着温度的上升,空穴的数呈温度的指数函数增加。由此,大量的空穴产生了强氧化能力,从而促进了VOC的分解。空穴不仅从被分解物质夺走结合电子还生成了阳离子游离基。在350-500℃处引起该游离基开裂,使大分子截成小分子,最终,截断了的小分子和空气中的氧反应,完全分解成H2O和CO2。也就是,利用热活性分解过程的特征是:1.“大量空穴生成”;2.“游离基开裂使大分子成碎片化”;3.“小分子的完全燃烧”这三种过程。作为光器件的基板材料的聚碳酸酯(分子量:25000)也在瞬间分解成H2O和CO2。
本研究不仅可应用在VOC,还可应用在除去柴油机的排气、烟草产生的烟以及生物量气化产生的焦油等方面。(译自《セラミックス》2010,No.4)