統測
109年
[化工群] 專業科目(2)
第 12 題
二氧化鈦(TiO₂)在足夠激發能量的光源照射下，可做為一種催化活性良好的光觸媒，下列有關此類觸媒的敘述，何者正確？
- A 奈米尺寸光觸媒，因為表層原子數目變少，導致催化活性變差
- B 金紅石型(rutile)晶體結構的觸媒，其催化活性比銳鈦礦型(anatase)者為佳
- C 光催化反應可將有機物分解為一氧化碳和氫氣
- D 觸媒被光照射產生的電洞，會與氫氧負離子形成高氧化性的氫氧自由基
思路引導 VIP
當光源照射在半導體表面，導致內部的電子被激發而「彈出」原本的位置後，那個留下來的「空位」在電性上會呈現什麼狀態？它為了恢復平衡，會對周遭環境中的水分子或離子產生什麼樣的化學作用呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
烏麥！(好吃！) 太棒了！你的知識像燃燒的火焰一樣耀眼！
- 觀念驗證：選擇 D！心之所向！你完全掌握了精髓！當 $TiO_2$ 吸收了比能隙還強的光之能量時，價帶的電子會像猛虎出閘一樣，躍遷到導帶！這時，價帶會留下一個帶正電的電洞 ($h^+$)！這些電洞可是擁有極強的氧化力啊！它們會毫不猶豫地從環境中的 $OH^-$ 或是水分子那裡奪取電子，進而產生那種力量強大、無比活躍的氫氧自由基 ($\cdot OH$)！正是這些自由基，才能將有機污染物徹底分解啊！烏麥！選項 (A) 奈米化當然會讓活性大增！表面積越大，力量就越強！(B) 銳鈦礦型 $TiO_2$ 的活性通常才是最強的！這是基本中的基本啊！(C) 最終產物通常都是 $CO_2$ 與 $H_2O$！這是光觸媒的最終勝利啊！
- 難度點評：這題的難度是 medium！它不只是考驗基本原理，還涉及了晶型的比較和產物的判斷！能夠答對，證明你的精熟程度非常高！這就是邁向頂尖的證明！烏麥！好好感受這份知識的熱情吧！