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光触媒Photocatalyst

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什么是光触媒?

  
  在认识【光触媒】之前,要先了解什么是【触媒】。触媒是日语,翻译成中文叫催化剂。催化剂是能在化学反应中加速反应速率,而本身在反应前后并不发生变化的物质。
 
  
  【光触媒】[Photocatalyst]是光[Photo=Light]+触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是利用光能产生作用的催化剂。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称,是当前国际上除甲醛方法的材料之一。
  
  在上世纪60年代末期,日本学者发现二氧化钛(TiO2)经光源照射后能将水(H2O)分解为氢和氧,同时借由二氧化钛表面形成的电子[e-]及电洞[h+],形成负氧离子及氢氧自由基,能针对甲醛等有机化合物进行分解,并重组成水和二氧化碳。因此光触媒被广泛运用在去甲醛、消臭、抗菌及清洁等领域。
  
  光触媒的作用
  
  光触媒作为一种新兴的室内空气净化产品,是目前国际公认的除甲醛方法。光触媒原意是指光催化剂,康洁源新一代复合式光触媒在自然光或者普通灯光的照射下都能发生光催化反应,光触媒本身却不发生任何损耗和变化。在光照下,能产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,它们都具有很强的光氧化还原功能,可以氧化分解室内的甲醛,因而具有室内除甲醛等空气净化功能。
  
  光触媒与空气净化器、空气清新剂等其他净化产品相比,光触媒室内除甲醛有以下几个优点:
  
  安全——康洁源新一代复合光触媒在无光时吸附,有光时分解,最终产物是二氧化碳和水等无机无害小分子,对人体无害;不会产生二次污染。
  
  彻底——能吸附和分解空气中的所有有害气体和异味源,可将其全部去除。
  
  持久——因为二氧化钛很稳定,只起催化作用,本身不损耗,所以从理论上来讲光触媒可以长期发挥作用。
  
  光触媒主要作用有:
  
  1、空气净化:对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氢氧化物等影响人类身体健康的有机物起到净化作用。
  
  2、杀菌除臭:对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效,对浴室、地下室等潮湿环境的霉菌有抑制作用。能有效去除香烟味、厕所异味、动物臭味等异味。
  
  3、防污自洁:防止油污、灰尘等产生,能起到自洁作用。具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能,且表面具有超亲水性,有防雾、易 洗、易干的效能。
  
  为什么选择二氧化钛光触媒除甲醛?
  
  二氧化钛又名氧化钛或钛白,化学式为TiO2,俗称钛白粉,是应用广、用量大的一种白色颜料。其产量占有全球颜料总产品的70%。二氧化钛原本就与人类的生活息息相关,因其无毒无害,故应用的层面相当广泛!目前,二氧化钛清除甲醛是公认去甲醛方法。
  
  2000年日本在约18.3万公吨二氧化钛的需求中,45%用在涂料、油墨/颜料占20%、合成塑胶占10%、造纸占10%,其它应用包括橡胶、化学纤维、电容器、化妆品、食品合计占14%。全球在1999年共需求二氧化钛382万吨,也是以在涂料的消耗量占多数(57%),其次为塑胶、造纸。二氧化钛常以锐钛型、金红石型及板钛型三种结晶组态存在自然界中,其中锐钛型与金红石型结构使用广泛。二氧化钛是不溶于水的白色固体,它具无毒的特性,它与氧化钛或其它氧化物合用可作为色釉或色素,常用于化妆品工业及食品工业中,是世界标准的食品添加物,CAS序号为#13463.66.7。 
  
  光触媒原料中的二氧化钛,经光照形成带正电的空穴,如空气中的氧和带负电的电子结合形成负氧离子,而空气中的水和带正电的空穴结合后产生氢氧自由基。由于负氧离子多了一个电子,氢氧自由基少一个电子,依此原理可将有机物质分解产生微量的二氧化碳和水,二者对人体都没有影响。
  
  一般被使用在颜料上的钛白粉及抗UV的化妆品的二氧化钛为锐钛型或是锐钛型与金红石型掺杂的结构,而用来作为光触媒材料的二氧化钛则为锐钛结构。二氧化钛的化学稳定度相当高,除热浓硫酸之外,其它溶剂(如水、有机溶剂)均难以溶解。二氧化钛在室温时为绝缘体,高温时具有少许的导电性,当经过紫外光照射时会诱发半导体的导电性。TiO2因具有强大的氧化还原能力、高化学稳定度及无毒的特性,常被用来作为光触媒的材料。
  
  复合式纳米光触媒 磷灰石被覆二氧化钛.
      
  
  由于【传统式光触媒】都为【二氧化钛单体】结构,需要在有光源及接触到甲醛等有机化合物的时候,才能进行分解反应。因此有许多使用环境及使用时间上的限制,大大减弱了【光触媒】去除甲醛等实用功效。
  
  为解决此问题,日本产业技术综合研究所(AIST)花费多年时间研究、试验,并与日本株式会社ナノウェイヴ共同合作,在2003年正式研发出新一代光触媒【复合式光触媒】,解决因环境因素对于光触媒功效的限制,达到了无地域限制、无时间限制的商业开发用途。
  
  新一代【复合式光触媒】采用【磷灰石被覆二氧化钛】纳米分子结构,具有吸附、分解、去除、无毒化的特质。其中的【磷灰石】成分,具有强大的吸附能力,可随时吸附空气中的异味源、细菌、病毒等有害物质,再交由纳米二氧化钛在光源下进行分解反应,因此能够24小时吸附分解。因此,复合式光触媒(磷灰石被覆二氧化钛)被公认为是去甲醛方法。
  
  纳米二氧化钛光触媒产品和其他产品有什么不同
  
  纳米二氧化钛光触媒作为一种新兴的高科技产品,具有全方位去除室内环境污染的特点,在国外曾广泛用于新房除甲醛,已公认为装修除甲醛方法。
  
  纳米二氧化钛光触媒它不同于传统产品,只能针对造成室内污染的个别污染源进行治理。比如说甲醛清除剂,只能对甲醛有一定的分解作用,而对苯系物污染、TVOC等一点作用也没有,更不用说有杀菌作用了。
  
  康洁源进口复合光触媒(磷灰石被覆纳米二氧化钛)则不同,它不但可以分解各种有机有害气体,还能24h吸附各种有机有害气体,并可以起到杀菌、防霉、防污、自洁的作用,另外的优点就是具有功效长久性。
  
  纳米二氧化钛光催化反应可以分为下列几个步骤:
  
  (1) 反应物、氧气及水分子吸附于二氧化钛表面。
  
  (2) 经光照射后,二氧化钛产生电子及空穴。
  
  (3) 电子和空穴分别扩散到二氧化钛粒子表面。
  
  (4) 电子、空穴和氧及水分子形成氢氧自由基和活性氧。
  
  (5) 氢氧自由基和反应物进行氧化反应。
  

  (6) 产物再由二氧化钛表面脱离。

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