光觸媒小知識(shí)

1、廣東科技報(bào)1月12日第12版訊（記者張俊通訊員陳臣）光觸媒，一個(gè)讓人心動(dòng)的科技名詞。光觸媒是一種納米級(jí)的金屬氧化物材料（二氧化鈦比較常用），它涂布于基材表面，在紫外光作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈光催化降解效果：能有效地降解空氣中有毒有害氣體、殺滅多種細(xì)菌，并同時(shí)具備除臭、抗污功能。在人們?nèi)绱岁P(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量的今天，光觸媒的強(qiáng)效抗菌除污能力被大部分涂料商作為競(jìng)爭(zhēng)的法寶。光觸媒涂料究竟為何如此神奇，本報(bào)記者為此專訪了華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院光觸媒相關(guān)專家?！肮庥|媒在光照條件下具有強(qiáng)勁的氧化能力，這種氧化能力可以殺菌、除污、除異味，這是學(xué)術(shù)界早已公認(rèn)的技術(shù)?！比A南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院宋慧宇博士介紹道，但是，

2、光觸媒在分解室內(nèi)有害有機(jī)物的同時(shí)，也會(huì)對(duì)涂料本身產(chǎn)生分解作用。因此，光觸媒在和一般涂料結(jié)合使用時(shí)施工程序比較繁瑣和嚴(yán)格，一般先將普通涂料粉刷之后，然后涂一層阻隔物質(zhì)層，再在表層涂上光觸媒材料，避免光觸媒分解涂料本身。所以，從光觸媒技術(shù)本身來(lái)說(shuō)，光觸媒材料是不能攙和到涂料中去的，光觸媒必須和涂料分開(kāi)使用。華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授、光觸媒研究專家肖新顏進(jìn)一步補(bǔ)充道，鑒于光觸媒的特性，光觸媒涂料較其他普通涂料在施工程序上更為復(fù)雜，必須由專業(yè)人員，按步驟將涂料、阻隔層、光觸媒材料先后層層附著于墻上。但是即便如此，光觸媒材料還是會(huì)滲透阻隔層對(duì)涂料產(chǎn)生分解作用，因此，涂有光觸媒的墻體會(huì)根據(jù)涂料質(zhì)量

3、的好壞和施工是否嚴(yán)格而存在3-5年的使用壽命。若使用光觸媒粉刷墻壁，墻體涂料表層經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后會(huì)自然褪去，因此需要重新粉刷?！庇浾咦咴L一些涂料綜合賣場(chǎng)，主打光觸媒的涂料并不多見(jiàn)。對(duì)此，肖博士解釋道，因?yàn)楣庥|媒的粉刷工藝復(fù)雜和使用壽命等問(wèn)題的存在，含有光觸媒的涂料會(huì)比一般涂料價(jià)格貴出50%左右，因此，光觸媒涂料在家居裝修方面應(yīng)用并不廣泛?！暗环裾J(rèn)，國(guó)內(nèi)一些新興的涂料公司在光觸媒技術(shù)上做得不錯(cuò)，但光觸媒整體市場(chǎng)缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量認(rèn)證?！币虼?，在選擇光觸媒材料進(jìn)行室內(nèi)裝修時(shí)，專家建議，最好求助于相關(guān)專業(yè)人士，鑒別光觸媒涂料的真假。比起涂料行業(yè)，在空氣凈化器、洗衣機(jī)、空調(diào)、陶瓷制品等家庭用品中，采用

4、光觸媒技術(shù)進(jìn)行消毒、殺菌，則更多。另外，涂有光觸媒層的家庭用裝飾小物品中，也能有效地發(fā)揮光觸媒強(qiáng)力殺菌的效果，達(dá)到凈化居家空氣的目的.光觸媒是一種納米級(jí)的金屬氧化物材料（二氧化鈦比較常用），它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光線的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體；能有效殺滅多種細(xì)菌，抗菌率高達(dá)99.99%,并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理；同時(shí)還具備除臭、抗污等功能。光觸媒Photocatalyst是光Photo=Light+觸媒（催化劑）catalyst的合成詞。光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，是當(dāng)前國(guó)際上治理

5、室內(nèi)環(huán)境污染的最理想材料。光觸媒在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無(wú)機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無(wú)污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2）,因而具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。光觸媒的特性為利用空氣中的氧分子及水分子將所接觸的有機(jī)物轉(zhuǎn)換為二氧化碳跟水，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，理論上有效期非常長(zhǎng)久，維護(hù)費(fèi)用低。同時(shí)，二氧化鈦本身無(wú)毒無(wú)害，已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各種領(lǐng)域。編輯本段光觸媒的優(yōu)

6、劣鑒別1、是否分層？用離心機(jī)旋轉(zhuǎn)10分鐘，若出現(xiàn)分層的光觸媒一定含有分散劑，未出現(xiàn)分層的光觸媒不含分散劑。優(yōu)質(zhì)光觸媒不含分散劑。2、是否有殘留物？盛少量光觸媒到生埸，用酒精燈進(jìn)行充分加熱，若殘留物呈黑色灰燼狀，則含黏結(jié)劑；否則無(wú)黏結(jié)劑。優(yōu)質(zhì)光觸媒不含黏結(jié)劑。3、是否有氣味？如果打開(kāi)光觸媒包裝的瓶蓋，有酒精味、優(yōu)質(zhì)光觸媒為樹(shù)脂味、或其它有機(jī)物氣味，則為劣質(zhì)光觸媒無(wú)味的水溶液。4、是否呈現(xiàn)中性？測(cè)酸堿度PH值。若光觸媒PH值在5以下或者大于9,腐蝕作用明顯，可能使墻面或家具、織物表面變色。優(yōu)質(zhì)的光觸媒產(chǎn)品是中性的，PH值接近7,一般6-9之內(nèi)也可以，不會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生腐蝕作用。5、是否會(huì)變色？劣質(zhì)光觸

7、媒在陽(yáng)光的直射下幾小時(shí)內(nèi)變黑，這是因?yàn)槎趸佋诠庹障聲?huì)發(fā)生光催化反應(yīng)，氧化了其溶液中的有機(jī)物成分。優(yōu)質(zhì)光觸媒在光照下不會(huì)變色。6、是否有粘性？劣質(zhì)光觸媒狀態(tài)如糊狀、較稠、有一定粘性。優(yōu)質(zhì)光觸媒狀態(tài)如水，基本沒(méi)有粘性。7、是否有檢測(cè)？選擇光觸媒產(chǎn)品之前必須要求光觸媒生產(chǎn)廠家出具權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的三份檢測(cè)報(bào)告，即滅菌效果檢測(cè)報(bào)告、有害物質(zhì)降解效果檢測(cè)報(bào)告和產(chǎn)品無(wú)毒試驗(yàn)報(bào)告，而且，三份報(bào)告均必須印有CMA標(biāo)志（國(guó)家計(jì)量認(rèn)證單位標(biāo)志）。在這三份報(bào)告中，尤以無(wú)毒試驗(yàn)報(bào)告最為重要。如果消費(fèi)者在選擇光觸媒產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)商不能提供無(wú)毒試驗(yàn)報(bào)告，就說(shuō)明其光觸媒產(chǎn)品在加工過(guò)程中添加了其他有害物質(zhì)，產(chǎn)品的無(wú)毒特性已經(jīng)被

8、破壞，劣質(zhì)光觸媒的使用存在環(huán)境和健康隱患。8、濃度鑒定。常用的光觸媒濃度為0.5-0.8%,有添加劑的光觸媒可以達(dá)到3%以上，但是有添加劑的光觸媒表面會(huì)被添加劑部分覆蓋，影響光催化性。若無(wú)添加劑，光觸媒濃度達(dá)到1%時(shí)，性能已經(jīng)非常優(yōu)異。優(yōu)質(zhì)光觸媒不含添加劑9、粒徑鑒定。光觸媒的性能與二氧化鈦的顆粒大小有關(guān)，顆粒越小，光催化效果越好。除實(shí)驗(yàn)室外，目前國(guó)際上在規(guī)?；a(chǎn)中能達(dá)到10納米以下的還很少。10、附著鑒定。優(yōu)質(zhì)光觸媒具有良好的附著力，噴涂涼干后即可形成一層牢固的薄膜。二氧化鈦正是通過(guò)這一膜層吸收陽(yáng)光中的紫外線，并產(chǎn)生光催化作用的。噴涂后能否形成薄膜，直接影響到降解效果，而膜層是否牢固又影響

9、到產(chǎn)品能否持久地發(fā)揮效力。一類劣質(zhì)光觸媒噴涂后無(wú)法形成膜層，干燥后迅速粉化。而另一類光觸媒噴涂后雖然可以成膜，但用濕布擦拭后立刻消失。這兩類產(chǎn)品均無(wú)法正常發(fā)揮光觸媒降解污染和滅菌作用。消費(fèi)者在選擇購(gòu)買前可用手指沾少量光觸媒在深色桌面均勻涂抹，待涼干后觀察其成膜狀態(tài)，并用濕布擦拭觀察其附著力。如果產(chǎn)品粉化或者無(wú)法附著，即可斷定產(chǎn)品質(zhì)量不佳。編輯本段丁達(dá)爾現(xiàn)象在光的傳播過(guò)程中，光線照射到粒子時(shí)，如果粒子大于入射光波長(zhǎng)很多倍，則發(fā)生光的反射；如果粒子小于入射光波長(zhǎng)，則發(fā)生光的散射，這時(shí)觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光，稱為散射光或乳光。丁達(dá)爾效應(yīng)就是光的散射現(xiàn)象或稱乳光現(xiàn)象。由于溶膠粒子大小

10、一般不超過(guò)100nm，小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)(400nm700nm),因此，當(dāng)可見(jiàn)光透過(guò)溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的散射作用。而對(duì)于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強(qiáng)度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對(duì)光的散射作用很微弱。止匕外，散射光的強(qiáng)度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強(qiáng)。所以說(shuō)，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液沒(méi)有，可以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來(lái)區(qū)分膠體和溶液。編輯本段產(chǎn)品介紹負(fù)離子光觸媒系選用天然極性礦物材料、納米材料、無(wú)機(jī)抗菌材料等材料復(fù)合而成的高性能、多功能空氣凈化產(chǎn)品。本產(chǎn)品可自行吸收自然環(huán)境中的光能、熱能以及電磁波等各種能量，在產(chǎn)品表面產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的電子一空穴對(duì)，從而有效地分解消除室內(nèi)甲

11、醛、苯、氨等各種有害氣體和致病菌，強(qiáng)大的微觀電場(chǎng)可電離空氣中的水分子產(chǎn)生大量的羥基負(fù)離子，對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行包裹沉降，達(dá)到徹底凈化空氣、有益人體健康的目的。編輯本段作用原理光觸媒在特定波長(zhǎng)（388nm）的光照射下，會(huì)產(chǎn)生類似植物中葉綠素光合作用的一系列能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而賦予光觸媒表面很強(qiáng)的氧化能力，可氧化分解各種有機(jī)化合物和礦化部分無(wú)機(jī)物，并具有抗菌的作用。在光照射下，光觸媒能吸收相當(dāng)于帶隙能量以下的光能，使其表面發(fā)生激勵(lì)而產(chǎn)生電子（e-）和空穴（h+）。這些電子和空穴具有很強(qiáng)的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根自由基（OH）和超級(jí)陰氧離子（O）。如表1所示，這些空穴

12、和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol,具有很強(qiáng)的氧化能力，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學(xué)物質(zhì)、惡臭物質(zhì)分解或無(wú)害化處理，達(dá)到凈化空氣、抗污除臭的作用。表1:各種化學(xué)鍵的氧化能化學(xué)鍵正孔和氫氧根自由基碳-碳鍵碳-氫鍵碳-氮鍵碳-氧鍵氧-氫鍵氮-氫鍵氧化能（kcal/mol）>1208399738411193止匕外，如表2所示，氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強(qiáng)的氧化能力，二氧化鈦通過(guò)這種氧化能力破壞了細(xì)胞內(nèi)的輔酶A等輔酶和呼吸作用酶等發(fā)揮抗菌作用而使細(xì)菌或真菌的繁殖中止；同時(shí)當(dāng)帶正電荷的空穴接觸到帶負(fù)電荷的

13、微生物細(xì)胞后，依據(jù)庫(kù)倫引力，相互吸附，并有效地?fù)舸┘?xì)胞膜，使細(xì)胞蛋白質(zhì)變性，無(wú)法再呼吸、代謝和繁殖，直至細(xì)胞死亡，完成滅菌；并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解。表2:各種氧化劑的氧化電位氧化劑氧化電位（伏特）相對(duì)氧化電位（對(duì)數(shù)值）氫氧根自由基2.802.05氧原子2.421.78臭氧2.071.52雙氧水1.771.30雙氧自由基1.701.25次氯酸1.491.10氯氣1.361.00編輯本段光觸媒主要功能和特點(diǎn)(1)全面性：光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣譜的消毒性能，能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。(2)持續(xù)性：在反應(yīng)過(guò)程中，光觸媒

14、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)。(3)安全性：無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)人體安全可靠；最終的反應(yīng)產(chǎn)物為二氧化碳、水和其他無(wú)害物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。(4)高效性：光觸媒利用取之不盡的太陽(yáng)能等光能就能將擴(kuò)散了的環(huán)境污染物在低濃度狀態(tài)下清除凈化。1編輯本段光觸媒產(chǎn)品與傳統(tǒng)空氣凈化產(chǎn)品比較品名類別：揮發(fā)性有機(jī)物、微生物、異味、本身味道本身毒性活性炭：有一定作用無(wú)作用有一定作用無(wú)氣味無(wú)空氣清新劑無(wú)作用無(wú)作用有掩蓋氣味作用有各種人造氣味有低毒性甲醛捕捉劑只對(duì)甲醛有作用無(wú)作用對(duì)甲醛的異味有作用有異味有低毒性殺菌劑無(wú)作用有作用無(wú)作用有異味毒性較大紫外線（燈）無(wú)

15、作用有作用無(wú)作用無(wú)氣味使用不當(dāng)可致癌氧負(fù)離子無(wú)作用無(wú)作用可清新氣味但時(shí)間短暫無(wú)氣味無(wú)毒臭氧有一定作用濃度0.1ppm時(shí)有作用無(wú)作用濃度0.15ppm時(shí)有臭味長(zhǎng)期使用可致植物吸附作用很小無(wú)作用有一定作用氣味宜人無(wú)毒光觸媒（TiO2）分解清除殺菌率高達(dá)99.99%除臭、除異味能力強(qiáng)本身無(wú)氣味無(wú)毒編輯本段光觸媒的作用光觸媒作為一種新興的空氣凈化產(chǎn)品，主要有以下功能：A.空氣凈化功能：對(duì)甲醛、苯、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影響從類身體健康的有害有機(jī)物起到凈化作用。B.殺菌功能：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。C.除臭功能：對(duì)香煙臭、

16、廁所臭、垃圾臭、動(dòng)物臭等具有除臭功效。D.防污功能：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。E.凈化功能：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。編輯本段應(yīng)用領(lǐng)域A.生活工作的場(chǎng)所：起居室、辦公室、會(huì)議室、計(jì)算機(jī)房、演講廳、宴會(huì)廳、公寓、汽車等；B.保健醫(yī)療公共娛樂(lè)社區(qū)：醫(yī)院候診室、病房、生育保健中心、幼兒園、寵物醫(yī)院、養(yǎng)老院、賓館、公共衛(wèi)生間、吸煙室、卡拉OK房、飯店等；C.特定場(chǎng)所：學(xué)校、飯店、實(shí)驗(yàn)室、食品加工場(chǎng)、家禽家畜飼養(yǎng)場(chǎng)等；D.立區(qū)域及用具：家庭廚房、梳理臺(tái)、餐廳、餐

17、具、浴室、浴缸、廁所、馬桶、客廳、窗簾、墻壁、天花板、玩具、家具、儲(chǔ)水梢、垃圾、書(shū)房、吸煙區(qū)等生活區(qū)。2編輯本段光觸媒的幾種簡(jiǎn)單鑒別方法一、顏色光觸媒的作用大小是由主要原料-二氧化鈦的顆粒大小決定的，顆粒越小，光催化效果越好。優(yōu)質(zhì)光觸媒原液中的二氧化鈦為納米級(jí)，光觸媒外觀呈無(wú)色液體、半透明液體或乳白色液體，優(yōu)質(zhì)光觸媒由于光觸媒的核心技術(shù)即分散技術(shù)較好，一般不會(huì)有沉淀或只有少許沉淀，而劣質(zhì)產(chǎn)品由于材料選用差、分散工藝差等原因，會(huì)導(dǎo)致有大量白色沉淀，這種沉淀決不是所謂的納米二氧化鈦含量高所致，而完全是材料及技術(shù)原因造成的，有些產(chǎn)品為粘稠度很高的漿狀，這種產(chǎn)品一般不是因?yàn)榧{米二氧化鈦含量高所導(dǎo)致，而

18、是其選用的黏合劑（這種產(chǎn)品多數(shù)為有機(jī)黏合劑，會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)黏合劑會(huì)被光觸媒逐漸分解的原因而造成產(chǎn)品穩(wěn)定性能差）以及分散工藝落后所致。二、氣味質(zhì)量好的光觸媒為無(wú)味的水溶液，如果打開(kāi)裝光觸媒液包裝的瓶蓋子，有異味：如酒精味，樹(shù)脂味，其它有機(jī)物氣味，則均為劣質(zhì)光觸媒，有嚴(yán)重二次污染。三、在光照下產(chǎn)品的顏色變化假劣光觸媒使用了有機(jī)粘合劑，分散劑等有機(jī)物加在鈦白粉中制成，它會(huì)在陽(yáng)光的直射下幾小時(shí)內(nèi)會(huì)變黑。因?yàn)殁伆追墼诠庹障乱材苡形⑷醯墓獯呋磻?yīng)發(fā)生，氧化了其溶液中的有機(jī)物成分。好的光觸媒液采用的是無(wú)機(jī)粘合劑，在光照下沒(méi)有產(chǎn)品的顏色變化。四、測(cè)酸堿度PH值在化學(xué)試劑商店購(gòu)買一包PH值試紙，價(jià)格在2元左右；把試

19、紙插入光觸媒中測(cè)量PH值。優(yōu)質(zhì)的光觸媒產(chǎn)品是中性的，PH值接近7,不會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生腐蝕作用。劣質(zhì)的光觸媒生產(chǎn)工藝過(guò)程中使用了強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿，PH值在6以下或者大于8,腐蝕作用明顯，一段時(shí)間后墻面或家具，織物表面會(huì)變色，如果經(jīng)銷商進(jìn)了這樣的貨，等著用戶索賠吧。五、室內(nèi)自然光下的氧化能力測(cè)試好的光觸媒可以在室內(nèi)可見(jiàn)光下表現(xiàn)出效果，劣質(zhì)產(chǎn)品只能被紫外線激發(fā)，只能在室外使用，室內(nèi)使用效果極差，在化工商店購(gòu)買一瓶甲基藍(lán)（一種有機(jī)染料），制成100Ppm（萬(wàn)分之一）濃度的溶液，將甲基藍(lán)溶液滴入裝光觸媒的玻璃試管，放置在室內(nèi)，能夠使甲基藍(lán)褪色的光觸媒質(zhì)量好，褪色不明顯的是劣質(zhì)光觸媒。也可以采用紅墨水的方法，蘸取少許紅墨水在光觸媒溶液中攪動(dòng)至微紅色（顏色太重可能會(huì)導(dǎo)致分解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不易于短時(shí)間內(nèi)判斷），放置在太陽(yáng)光下，優(yōu)質(zhì)光觸媒幾個(gè)小時(shí)就會(huì)有明顯的分解效果，而假劣光觸媒即使放上幾天也不會(huì)有什么變化。這種方法的判定首先應(yīng)判斷光觸媒的PH值的基礎(chǔ)上。六、客觀科學(xué)地判斷產(chǎn)品說(shuō)明光觸媒是通過(guò)吸收光的能量后表現(xiàn)催化劑作用的，無(wú)光狀態(tài)光觸媒?jīng)]有能量來(lái)源，自然沒(méi)有效果。那些宣稱無(wú)光狀態(tài)也具有消除甲醛作用的光觸媒，無(wú)非是因?yàn)楸旧懋a(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)加入了甲醛清除劑來(lái)應(yīng)付治理后的檢測(cè)，這是對(duì)消費(fèi)者極不負(fù)責(zé)任的。甲醛清除劑，裝修除味劑等有很快的除味效果，但是它的作用只有幾天