基本信息

中文名稱         外文名稱            發(fā)明時(shí)間

 光觸媒          Photocatalyst        1967年

性能

一般科學(xué)意義上的光觸媒是單質(zhì)粉末狀的，而進(jìn)入市場(chǎng)大多是混合液態(tài)狀的，這個(gè)必須要區(qū)別開來(lái)。

截至2013年，還沒有用肉眼區(qū)分光觸媒優(yōu)劣的可靠方法，選擇光觸媒要謹(jǐn)記一點(diǎn):

光觸媒是目前國(guó)際上最安全和最潔凈的環(huán)境凈化材料，在歐美和日本、韓國(guó)等區(qū)域廣泛運(yùn)用，美國(guó)宇航空間站凈化工程、海上油污降解工程和日本公交公司消毒工程均使用光觸媒進(jìn)行處理。

光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣泛的消毒性能，能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。

在環(huán)境污染不嚴(yán)重的條件下，只要不磨損、不剝落，光觸媒本身不會(huì)發(fā)生變化和損耗，在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有時(shí)間持久、持續(xù)作用的優(yōu)點(diǎn)。

但如果環(huán)境污染比較嚴(yán)重時(shí)，一些硫酸根和硝酸根離子會(huì)影響光觸媒的壽命和效果，會(huì)出現(xiàn)失活現(xiàn)象，可以通過(guò)相關(guān)技術(shù)工藝恢復(fù)活性。

無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)人體安全可靠;不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

一般把光觸媒稱為是半永久凈化材料，光觸媒有效期長(zhǎng)短可參考日本公交系統(tǒng)的消毒制度，日本公交車使用光觸媒噴涂后，5年內(nèi)可不進(jìn)行其他消毒方式，由此可認(rèn)為:公用場(chǎng)所，使用優(yōu)質(zhì)光觸媒噴涂后，凈化殺菌效果至少可保證5年。

以市面最多的光觸媒納米二氧化鈦為例:

純凈的納米二氧化鈦粉末，只能吸收400nm以下的紫外光，在自然環(huán)境下，紫外光占有比例較低，不足自然光的10%，因而純凈的納米二氧化鈦基本沒有光觸媒的功效。

所以，為使二氧化鈦可以吸收可見光，甚至吸收遠(yuǎn)紅外光，必須采用特殊材料的配制摻雜技術(shù)。

比如采用固相合成、過(guò)渡金屬離子和非金屬離子摻雜、金屬-有機(jī)絡(luò)合物、表面敏化、半導(dǎo)體復(fù)合等多種方法，對(duì)光觸媒進(jìn)行可見光誘導(dǎo)。2000年以來(lái)，還發(fā)現(xiàn)納米貴金屬(鉑、銠、鈀等)與光觸媒材料進(jìn)行配位螯合后，會(huì)極大提高光生載流子的分離效率和抑制電子-空穴的重新復(fù)合，從而進(jìn)一步拓寬了二氧化鈦的光波吸收范圍，這些納米貴金屬也被稱為"光觸媒的維生素"。日本汽車尾氣凈化裝置已大量使用納米貴金屬制成的催化劑。

純凈光觸媒技術(shù)只能在紫外光下作用，這已經(jīng)是2000年前的技術(shù)了。21世紀(jì)國(guó)際光觸媒技術(shù)的發(fā)展方向是化學(xué)配位鍵螯合功能元素?fù)诫s技術(shù)，使用這種技術(shù)可以極大增強(qiáng)光觸媒材料的光催化協(xié)同效應(yīng)，從而可以吸收可見光，甚至可以吸收遠(yuǎn)紅外光。

2003年，中國(guó)首先發(fā)明遠(yuǎn)紅外光觸媒技術(shù)，標(biāo)志著在光觸媒的光波吸收技術(shù)上，已經(jīng)超出世界水平?！疽娭袊?guó)化工信息中心《查新報(bào)告(2003-021)》】

耐候性

光觸媒產(chǎn)品經(jīng)受氣候的考驗(yàn)，如物理磨損、冷熱、自身晶格缺陷等造成的綜合破壞，其耐受能力叫耐候性。

純凈的光觸媒粉末不具有實(shí)用性，很簡(jiǎn)單，風(fēng)一吹就沒了，所以必須做成粘合型的溶液，而且溶液干燥后會(huì)吸附在各類家具表面，不容易磨損及掉落。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)性能，不添加黏合劑是做不到的，所以不含黏合劑的光觸媒溶液產(chǎn)品要么是炒作，要么就是干燥后會(huì)大量掉落。

純凈光觸媒在光照射下，除了能發(fā)生光催化反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生光化學(xué)活性反應(yīng)，這種光化學(xué)活性反應(yīng)是由光觸媒內(nèi)在晶格缺陷引起的，這種反應(yīng)會(huì)釋放新生態(tài)氧[O]，新生態(tài)氧通過(guò)物質(zhì)遷移，與光觸媒本身及家具表面材料進(jìn)行反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)有機(jī)聚合物氧化、降解，最終造成涂膜的粉化和失光，縮短其使用壽命，造成家具表面失色或斑駁。所以，必須要對(duì)光觸媒進(jìn)行特殊工藝的無(wú)機(jī)包覆，從根本上解決光觸媒的光化學(xué)活性反應(yīng)問(wèn)題。

由上兩條可知，將光觸媒產(chǎn)品是否純凈，是否含有分散劑作為評(píng)價(jià)光觸媒性能是否優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是不科學(xué)的。

純凈的光觸媒只能吸收紫外光，可吸收可見光甚至遠(yuǎn)紅外光的光觸媒必然螯合了其他活性催化材料。

有效濃度

光觸媒本身是一種催化劑，不直接參與降解反應(yīng)，它通過(guò)吸收光能把水或氧氣轉(zhuǎn)化成強(qiáng)氧化活性基團(tuán)，而強(qiáng)氧化活性基團(tuán)使空氣污染物降解，所以必須直接接觸到水分子或氧分子。

因而，在濃度因素中，決定光觸媒性能的是有效接觸濃度，即可以與水或空氣接觸的光觸媒濃度，而不是某一種產(chǎn)品的濃度。比如一塊二氧化鈦瓷磚，如果大量的二氧化鈦被封閉在瓷磚內(nèi)部，就算濃度再高，又有什么意義呢?

在噴涂產(chǎn)品中，有效接觸濃度不僅與溶液中光觸媒濃度有關(guān)，而且與噴涂工具、噴涂手法等現(xiàn)場(chǎng)工藝有關(guān)。另外，與產(chǎn)品附著性也直接相關(guān)，如果干燥后出現(xiàn)大量剝落，就算初始"濃度"再高，又有什么意義?

而且一般光催化反應(yīng)都是多相光催化過(guò)程，反應(yīng)過(guò)程都在界面發(fā)生。光催化反應(yīng)效率由催化劑自身的量子效率和反應(yīng)過(guò)程條件兩個(gè)方面決定。光催化材料表面的微觀結(jié)構(gòu)也很重要，它直接影響了光催化反應(yīng)的效率。好的光催化材料微觀表面應(yīng)該是粗糙的、凹凸不平的(以原子力顯微鏡微觀結(jié)構(gòu)照片為準(zhǔn)就像遍布隕石坑的月球表面)，這樣可以增加捕捉甲醛、VOC等有機(jī)物氣體分子的機(jī)率，產(chǎn)生納米界面材料的二元協(xié)同效應(yīng)進(jìn)而增強(qiáng)降解凈化能力。

納米細(xì)度

根據(jù)不同光觸媒材質(zhì)不同而不同，一般認(rèn)為，納米細(xì)度大于50納米的光觸媒基本不具備光活性，30納米以下較佳。純凈光觸媒的納米細(xì)度可以做到5納米左右，但只能在紫外光條件下作用。螯合了活性催化元素的光觸媒一般分子直徑較大，因?yàn)轵显卦蕉啵睆阶匀辉酱螅?dāng)然，螯合越多，光波吸收范圍也越寬，螯合型光觸媒產(chǎn)品的最佳納米細(xì)度為8~10納米。

一般情況下，在相同光波吸收范圍下，光觸媒納米細(xì)度越小，催化性能越強(qiáng)，但納米細(xì)度也不可能無(wú)限降低，一是細(xì)度越小，制作成本越高，性價(jià)比不高，二是光具有波粒二象性，當(dāng)材料納米細(xì)度少于一定程度后，會(huì)降低粒子性光能的吸收率，三是細(xì)度越小，后期越容易團(tuán)聚。故優(yōu)質(zhì)光觸媒一般納米細(xì)度均為5~10納米。

負(fù)氧離子

光觸媒在進(jìn)行光催化反應(yīng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生超氧陰離子自由基(O?·)，伴生負(fù)氧離子。

但可以達(dá)到最佳的負(fù)氧離子釋放功效的光觸媒，必須是可吸收遠(yuǎn)紅外光譜，只有這樣，白天、晚上及無(wú)光的櫥柜里，才可全天候釋放負(fù)氧離子。

主要功能   光觸媒(納米除醛酶)作為新興的空氣凈化產(chǎn)品，越來(lái)越多的應(yīng)用于車內(nèi)的空氣凈化，主要有以下功能:

空氣凈化   對(duì)甲醛、苯、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影響人類身體健康的有害有機(jī)物起到凈化作用。

負(fù)氧離子   釋放負(fù)氧離子，中科院理化技術(shù)研究所對(duì)國(guó)內(nèi)某光觸媒進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，使用優(yōu)質(zhì)遠(yuǎn)紅外光觸媒噴涂100平米建筑面積的房間，相當(dāng)于種了25棵白樺樹的凈化效果。

殺菌   對(duì)大腸桿菌、黃色葡萄球菌等具有殺菌功效。在殺菌的同時(shí)還能分解由細(xì)菌死體上釋放 出的有害復(fù)合物。

除臭   對(duì)香煙臭、廁所臭、垃圾臭、動(dòng)物臭等具有除臭功效。

防污   防止油污、灰塵等產(chǎn)生。對(duì)浴室中的霉菌、水銹、便器的黃堿及鐵銹和涂染面褪色等 現(xiàn)象同樣具有防止其產(chǎn)生的功效。

凈化   具有水污染的凈化及水中有機(jī)有害物質(zhì)的凈化功能，且表面具有超親水性，有防霧、易洗、易干的效能。