纳米自洁净玻璃ppt

纳米玻璃自洁净机理物联网111王鹏涛21世纪是高科技的世纪，一场以节约能源和资源、保护生态环境、实现可持续发展为目标的新工业革命正在兴起。光催化技术是当今科学研究的热点，半导体光催化剂的应用范围也十分广泛。•随着玻璃幕墙、玻璃屋顶、玻璃结构在高层建筑中的大规模应用，玻璃的清洁问题越来越突出，传统的润湿自洁和机械自洁既不经济又不方便，已难以满足现实的要求。自洁净玻璃作为光催化技术应用的典范应运而生，它能有效利用太阳光中紫外线的能量和雨水的冲刷作用，使玻璃保持自然的清洁，拥有清新明朗的视野。自洁净玻璃的主要性能•自洁净玻璃的自洁性是通过其表面的纳米锐钛矿TiO2膜层实现。其自清洁机理如下：薄膜表面含有化学吸附水，附在化学吸附水上的微量有机污染物经日光照射后可分解成CO2、H20和相应的无机物，雨水落在或者喷涂到玻璃表面，形成一层薄的水膜，扩散到整个表面，均匀地冲刷掉粘在玻璃表面上的污迹，不会留下普通玻璃上难看的条痕。这样玻璃表面就能够保持清洁和易清洗。光催化性是纳米半导体独特性能之一，这种纳米材料在光的照射下，把光能转化为化学能，促进有机物发生光催化反应。纳米TiO2的光催化机理是：当TiO2的纳米粒子受到能量大于其禁带宽度的光照射时，价带中的电子会被激发到导带上，形成宽负电的高活性电子，同时价带上产生带正电荷的空穴。吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成活性氧，空穴与活性氧形成具有强氧化性的氢氧自由基，活性氧和氢氧自由基都具有很强的化学活性，它们能与有机物如油脂反应，将这些有机物深度矿化生成二氧化碳和水，达到降解有机物的目的。•超亲水性，即光照条件TiO2表面水的接触角不断减少并最终变为完全润湿的现象。其机理是光照使TiO2表面产生相互交替的亲水和疏水的微畴，这种微畴交替的结果相当于很多细小的毛细管，使附着于TiO2表面的水的接触角减小，随着光照时间的延长，毛细管作用增强，水最终在其表面完全润湿，达到超亲水状态。光照停止后，薄膜表面的这种亲水性可以维持数小时甚至到几天左右，随后又慢慢地恢复到紫外光照射前的情况。•近红外区域按美国材料和试验协会（ASTM）定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。通过研究纳米自洁净玻璃的近红外光谱特性可揭示其是否具有保温节能的作用。自洁净玻璃的制备•纳米自洁净玻璃是利用相应的镀膜技术，在普通玻璃表面镀制一层纳米级TiO2薄膜，成膜方法现采用较多的主要有溶胶-凝胶（sol-gel）法、磁控溅射法和化学气相沉积（CVD）法。溶胶-凝胶（sol-gel）法•该法利用易水解的钛盐在某种溶剂中与水发生反应，经水解缩聚形成钛溶胶，将溶胶涂覆在洁净的玻璃表面，镀膜后的基片经干燥、热处理后形成TiO2薄膜。Sol-gel法工艺制膜的关键在于溶胶的配制。磁控溅射法•磁控溅射法镀膜是比较成熟的工艺，生产自洁净玻璃是以钛为溅射靶材，在惰性气体和氧气混合的气氛下，保持一定的混合气压力，在玻璃上溅射成均一透明致密的TiO2薄膜。利用溅射法生产的自洁净玻璃具有成膜均匀、硬度高、透明性好、光催化活性高等优点，但设备复杂投资较大。化学气相沉积（CVD）法•该法是用有机钛化合物或四氯化钛作为原料，先将它们蒸发变成气态，然后随载气输送到镀膜器中，最后蒸汽在玻璃表面发生分解、水解或热解反应，形成TiO2薄膜。该法能够在生产线上直接镀膜，特别是与浮法生产线结合，且容易制备纳米膜，镀膜均匀，膜层材料消耗少，成本低，但设备比较复杂，基建投资高。纳米自洁净玻璃的应用前景•功能玻璃发展的主要有三个方向：•a.具有节能、隔声、隔热的玻璃；•b.可以防污、防雾、自洁净和净化环境的玻璃•c.能利用和控制太阳光或太阳能的玻璃。谢谢观看