分解型空氣清淨機原理說明(光離子催化技術)-淨霸：釋放活性氧、分解二手菸

2月 05, 2026

淨霸空氣淨化器是採用光離子催化技術，這就是已經超過30年使用經驗的 UV / O₃ / TiO₂ 高級氧化技術，設備內含特殊紫外線燈管，可放射出 UVC 波長範圍（185&254 nm）的紫外光，不只可以有效分解二手菸，對細菌、病毒和黴菌也具有極佳的滅活效能。

一般的紫外燈管因為材質的限制，只能釋放出254 nm波長的紫外光，這是成本最低的消毒方式，目前廣泛被用來當空氣及水淨化殺菌、以及醫療消毒的工具。

比較特別是是185 nm 波長的紫外光，這是高能量紫外光，可離子化空氣中的氧氣和水氣，產生高濃度的 H₂O₂、O₃、H₃O⁺、OH·、O₂⁻ 等空氣淨化因子，被稱為「活性氧」；此類活性氧分子在高水氣環境下，可促進氫氧自由基（OH·）的生成，並加速氧化反應速率。

搭配含 TiO₂ 觸媒的催化作用，更可加速空氣淨化速率，縮短反應所需時間。

整個光離子催化空氣淨化作用原理包含三大作用區：光觸媒催化反應、光解反應、與離子化反應，各反應機制詳述如下。

不急不急，你看完之後就可以完全理解了！

1. 催化反應（Catalysis）：此即為一般光觸媒機的效果。

光離子催化反應除光解與離子化反應外，亦包含觸媒催化反應。反應器內的光觸媒濾網可降低反應能障並縮短反應時間，使活性氧淨化因子與污染物能迅速在觸媒表面進行反應。

其反應機制主要為光觸媒受光照後，在表面產生電子–電洞對，並引發一連串氧化還原反應，其反應式如下：(254 nm 波長紫外光的優點)

TiO₂ + hν（＜385 nm） → h⁺ + e⁻ (11)
h⁺ + H₂O → OH· + H⁺ (12)氫氧自由基
e⁻ + O₂ → O₂⁻ (13)超氧離子

光觸媒的光催化反應除可直接對污染物產生氧化還原作用外，亦可透過上述反應生成之特定活性氧淨化因子OH·及O₂⁻來進行反應，唯一缺點是OH·及O₂⁻皆為離子態，故壽命極短，無法飄散太遠，因此作用的範圍小，主要是在機體內部才有比較大的效果，這也是一般光觸媒空氣清淨機的作用原理：1、吸入。2、過濾分解。3、吐出乾淨空氣。

2.光解反應（Photolysis）：此為一般光觸媒機做不到的效果。

光解反應又分為**直接光解反應（direct photolysis）與間接光解反應（indirect photolysis）**兩部分。

直接光解反應係藉由短波長（185 nm）的紫外光能量直接破壞分子鍵結；間接光解反應則是透過短波長紫外光能量，將空氣中的水氣與氧氣離子化後，產生臭氧（O₃）、雙氧水（H₂O₂）、氫氧自由基（OH·）、超氧離子（O₂⁻）等對污染物具有氧化／還原能力的活性物質，也就是世界科學期刊上講的「活性氧」，再由此類活性氧物質與污染物進行分解反應，達到淨化空氣的目的。

因其特性，此處將間接光解反應歸類為離子化反應，詳述於後。

唯有特殊材料製成的紫外線燈管才可有效放射出波長 185 nm 與 254 nm 波長的紫外線。

254 nm 波長的紫外光即為一般光觸媒機的燈管，可直接破壞細菌與病毒的 DNA，達到滅活細菌與病毒的效能，因價格便宜，目前普遍應用於微生物實驗室與開刀房等處的殺菌方式。

而185 nm 波長就更厲害了，下圖即為客人在momo上面的留言，有效解決了二手菸味、油煙味、寵物的排泄物味道。

為什麼185 nm 波長紫外光有辦法做到分解異味呢？

依據普朗克–愛因斯坦方程式（Planck–Einstein equation）與光波長及頻率的關係式，可推導出 185 nm 波長紫外光所具有的能量。

能量計算公式

E = hν (1)
ν = c / λ (2)
E = hc / λ (3)

其中：

E：該波長光線的能量（eV 或 kJ/mol）
h：普朗克常數 = 4.1357 × 10⁻¹⁵ eV·s 或 6.63 × 10⁻³⁴ J·s
（1 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J）
ν：該波長光線的頻率（s⁻¹）
c：光速 = 3 × 10⁸ m/s
λ：光波長（nm）

由此可計算出 185 nm 紫外光能量約為 6.7 eV，相當於 646 kJ/mol。

當分子間的鍵能小於紫外光所放射的能量（646 kJ/mol）時，分子鍵結即可被破壞而崩解，這就是185nm波長最厲害的地方；反之，當分子鍵能大於紫外光能量時，則不易被破壞。

依此推論，表 A1 中所列之分子鍵，幾乎皆可能被光解反應破壞，涵蓋絕大部分室內空氣污染物與臭味來源，包含二手菸尼古丁分子。

用紫外光產生活性氧vs用高壓電流產生活性氧
上述二者間的最大不同點就是

會不會產生對人體有害的氮氧化物NOx

3. 離子化反應（Ionization）：此即為分解三手菸的關鍵。

如前所述，紫外線燈管可釋放小於 200 nm 波長的紫外光，其高能量可將空氣中的氧氣與水氣加以離子化，產生臭氧（O₃）、水合氫離子（H₃O⁺）、氫氧自由基（OH·）、過氧化氫（H₂O₂）與超氧離子（O₂⁻）等活性氧，除了有離子態的淨化因子，更有分子態的淨化因子，這也是最特別的地方。

其反應式如下：(185 nm 波長紫外光的優點)

H₂O + hν（＜200 nm） → 2H⁺ + 2e⁻ + 1/2 O₂ (4)
O₂ + hν（＜200 nm） → O· + O· (5)
H₂O + H⁺ → H₃O⁺ (6)水合氫離子
H₂O + O· → H₂O₂ (7)過氧化氫(分子態)
O₂ + e⁻ → O₂⁻ (8)超氧離子
O₂ + O· → O₃ (9)臭氧(分子態)
H⁺ + e⁻ + O· → OH· (10)氫氧自由基

雙氧水氣體（H₂O₂ vapor）與臭氧（O₃）皆為強氧化劑，可分解空氣中的有機污染物。臭氧主要透過直接氧化反應分解污染物，而雙氧水氣體是分子態的型式，可存在的時間比臭氧長，並可進一步產生氫氧自由基（OH·），其氧化能力更強，反應速度更快，可更有效分解尼古丁與異味分子。雙氧水最終分解為水與氧氣，不會產生有害殘留。對於三手菸，有強大的分解效果。