光触媒基本知识

光触媒是一种以纳米级（锐钛型）二氧化钛为主体的、具有光催化功能的半导体活性材料的总称，是当前世界上空气净化及污水处理最为理想的材料之一。光触媒在某种特定情况下，通过一定能级光的照射后，产生氧化能力极强的氢氧自由基，有效地降解空气中有毒有害物质及杀灭多种微生物。什么是纳米纳米是一种长度单位。它和我们所熟悉的米、毫米、微米一样，是长度计量单位。一纳米等于10的负9次方米；也就是说，1纳米只有10亿分之一米；1纳米相当于10个氢原子排列在一起的长度；约为人的头发直径的几万分之一。通称纳米并不是指1纳米。纳米尺度目前仍有不同的说法，约有三种尺度：一是10—50纳米、二是20—60纳米、三是30—50纳米。什么是纳米技术所谓纳米技术，是指在纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究中发现：任何物质在颗粒大小进入到纳米的尺度范围时，其性质都会发生质的变化。而利用这种特性制造具有特定功能的材料和设备的技术，就称为纳米技术。纳米技术包括纳米结构技术和纳米材料技术两部分，纳米结构技术是纳米技术中的高技术，虽然突破连连，但还没有实际应用。但纳米材料技术，却被广泛应用。什么是光催化纳米材料材料有很广的含义。纳米材料也有很多种。这里指的是带有功能性的半导体材料，而这种材料的尺寸，达到通称的纳米级（10—50nm）以后，就叫光催化纳米材料。光催化纳米材料的特性一般普通纳米材料只是精细而已，而我们这里指的纳米材料，是一种带有半导体功能的纳米材料。当功能材料达到纳米级时，不但比表面积大幅增大，更重要的是分子结构、物质的物理、化学性质会发生变化，这样它的功能就会发生突变。通过一定能量的光照射到其表面以后，能够激发并最终产生·OH，在理论上是成立的、公认的。2.经测定，这种·OH的氧化能力在目前所发现的氧化物中，排行第二。虽然仅次于氟，但氟有毒，不能使用。因此，实际上它是可用的氧化物中，氧化能力最强的。3.·OH的氧化具有无选择性的特点，它对降解所有有机物以及除臭、杀菌、灭菌，都有很好的效果。随着研究的不断深入，尤其是对光触媒卓有成效的改性研究以后，不仅氧化效果大大提高，而且对光的能量的要求逐步降低。换句话说，在可见光的情况下，都有可能实现光催化氧化。5.光催化氧化应用，安全无毒、成本低、应用面广、使用寿命长，这些优势是其它方法不可比拟的。6.无污染，降解后的生成物是CO2和H2O。7.光催化剂本身不参加反应，理论上可以长期使用。光催化的研究历史、发展现状和未来发展1972年初,Fujishima（英文名，日本名为藤岛昭）在实验中发现光催化效应。30多年来,面对这一新技术、新领域，世界各国竞相研究，大致可分为3个阶段：第一阶段，理论探索，尤其对光催化反应机理的探索；第二阶段，实验研究；第三阶段，逐步走向应用。什么是光触媒光触媒[Photocatalyst]是光[Photo=Light]+触媒(催化剂)[Catalyst]的合成词,是一类以二氧化钛（TiO2）为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称，主要成分是本身无毒无害的二氧化钛。简而言之，光触媒即是光催化剂。而光触媒仅仅是日本人对光催化剂的叫法。什么是光触媒所谓催化剂就是用于降低化学反应所需的能量，促使化学反应加快速度，但其本身却不因化学反应而产生变化的物质。光触媒顾名思义是以光的能量作为化学反应的能量来源，利用二氧化钛作为催化剂，加速氧化还原反应，使吸附在表面的氧气及水分子激发成极具活性的氢氧自由基及超氧负离子。这些氧化力极强的自由基，几乎可降解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质，使其迅速降解为稳定且无害的物质（水、二氧化碳），以达到净化空气、杀菌、防臭的功用。光催化反应机理当一定能级的光（紫外光），照射到担载在某一材料上面的光触媒时，如果其能级大于该光触媒的能量参数时，会激发产生电子飞跃，形成氧化能力很强的空穴或称之为氢氧自由基(·OH)，能无选择性地把空气或水中的有毒有害有机物，彻底降解为CO2和H2O，同时将细菌杀灭。降解有毒有机物能无选择性地把空气或水中的有毒有机物，彻底降解为CO2和H2O，同时将细菌杀灭。2.杀菌能快速、彻底杀灭细菌，对一般消毒剂有抗性的病毒微生物也能彻底分解。这里指的彻底杀菌，是由于细菌本身是蛋白质，是可完全氧化成H2O和CO2。3.除臭对各种臭味物质有强力氧化消除作用，从而迅速消除异味.亲水防污光触媒涂膜由于富有羟基（·OH基），具有非常高的亲水性。因为污染物之所以能牢固地黏附在物体表面，其粘结力来源于有机物。而光催化能无选择性地降解有机物，所以它能有效破坏其粘结力。失去粘结力污染物无法黏附在物体表面。5.吸收紫外线好的光触媒对紫外光有很好的吸收效果。6.防静电功能光触媒属于半导体材料，具有良好的防静电、抗辐射功能。光触媒实现功能需具备那些必要条件光触媒应该具有吸收光的能力也就是说光触媒的使用，必须在任何载体的表面上生成，而且形成的表面越大，功能也越强。光能必须大于光触媒本身固有的能级，才能实现激活也就是说光触媒的使用，他对光的要求必须大于本身对光能的要求，而且光能越强，他的功能越大。光触媒实现功能需具备那些必要条件激活所产生的电子不被复合才能最终生成空穴或称之为·OH也就是说光触媒在使用时，除了以上两个条件之外，必须有符合于光触媒本身的源源不断光能，才能更有效的得到光催化持续效果。飞跃出来的电子要有转移的通道也就是说光触媒在使用时，除了以上三个条件之外，必须增强空气的流通，而且空气的碰击面越大，他的效果就更加明显。光触媒的应用空气处理水处理应用在与传统产品结合此外，光触媒还可广泛应用到其他方面，如漱口药水、牙膏、口香糖、各类仪器的镜头、玻璃幕墙、清洁杀菌液、蔬菜保鲜袋、花草树木处理以及外墙处理等。和其他净化产品相比，光触媒有什么优势安全常温条件下就可反应，能耗小，不易着火。最终产物是二氧化碳和水等无机无害小分子，对人体无害。彻底光触媒分解空气中各种有害有机物，解决了传统空气净化方法存在的二次污染问题。高效在所有的氧化物中除有毒的氟（F）以外，其氧化能力是最强的，因此可以在很短的时间内完成降解功能。持久因为二氧化钛很稳定，只起催化作用，本身不损失，所以从理论上来讲光触媒可以长期发挥作用。光触媒的寿命光触媒（TiO2）因其本身很稳定，且不参加反应，因而本身不会损失。科技界普遍认为，正常情况下使用寿命在10年以上。光触媒的失活所谓失活是指其活性的衰减直至最后不再具有活性。光触媒一般情况并不易失活。失活有多种情况，有热失活、机械失活、磁性失活等等譬如有人在试验中给木地板加载光触媒，然后拿去高温加热，结果效果不好。根据其加热的温度和加热的时间判断，是光触媒热失活的一个典型例子。光触媒的中毒光触媒的中毒，是一种专业术语。当光触媒的表面被不透紫外光的物质覆盖，没有光的激活，又无法接近有机物，光触媒无法正常发挥作用。这种现象就叫做“中毒”。从理论上讲被处理的空气和水，都一定含有数量不等的胶体物质、铁、灰尘等，它们总会散落，而且随着处理时间的推移，会越来越多，最终形成一层覆盖物，这覆盖物会挡住紫外光，隔绝光触媒和有机物的接触，使光催化的效果迅速下降，甚至完全失去效果。光触媒在应用中的几点误区光触媒是万能的光触媒是最好的环境材料，但是光触媒目前没有达到可见光标准，因此它不是万能的。光触媒它的氧化能力很强，但它是纳米材料，其氧化能力再强，也会受到能量的限制。就像蚂蚁能啃骨头，但不能啃掉一座山。再如污水中COD达到一万、二万，用光触媒处理只能提高水的可生化处理效果，而不能单独完成处理任务。光触媒在应用中的几点误区光触媒产品不好很多人使用光触媒后觉得效果不好，怀疑光触媒产品不好。其实，光触媒在不具备它的功效条件的情况下，以及污染特别严重的条件下，它的效果是不太明显的。譬如癌症，从医疗来讲应该是可以治疗的，但是大部分癌症患者最终还是被夺去生命。这本身并不是医疗与医药的原因，而是大部分患者不是在目前医疗与医药能治疗的时间范围内获得合理的医疗时间。在这个时候，如果不去治疗，病人很快就会失去生命，而治疗却能延长生命，赢得时间。光触媒在应用中的几点误区在严重污染的情况下才使用光触媒目前许多人认为装修条件好，空气测试达到国家标准或污染不严重，就不需要使用光触媒。其实，这是不了解光触媒。光触媒不是在环境污染严重时才使用。目前，由于工业的发达及人们生活的提高，空气到处受到污染，各种疾病也在侵袭着我们，只是程度大小不一而已。即使在生态很好的树林里，也有对人体造成危害的微生物（细菌）存在。所以，光触媒不是在污染严重的情况下才使用。从这个意义上来说，光触媒不是锦上添花的产品，而是雪中送炭的产品，是人们健康生活中真正需要的、最好的环境保护产品。光触媒在应用中的几点误区光触媒在日常应用中的期限保证当前市场上对光触媒在使用期的承诺2年、5年，甚至10年，这都是不负责任的行为，或是出于在商业上的抄作或是不懂光触媒特性，实际光触媒本身是长期存在的；但是，由于担载物基材表面破坏，光触媒覆盖表面损坏、失活、中毒等现象都会影响在应用过程中的寿命。光触媒在应用中的几点误区光触媒是除味剂现在消费者及大部分营销机构对光触媒不太了解，认为有味道才有污染，有味道才喷光触媒，实际我们日常生活中能看到，闻到的只是污染的少部分，大部分