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)。 ”華南理

2、工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院宋慧宇博士介紹道， 但是，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)本身來說，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

3、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 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。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。 ”因此，在選擇光觸媒 材料進(jìn)行室內(nèi)裝修時(shí)，專家建議，最好

4、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 分解及無害化處理；同時(shí)還具備除臭、抗污等功能。光 觸 媒 Photocatalyst 是 光 Pho

5、to=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)污染物分解成無污染的水（ H20 ）和二氧化碳（C02）,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

6、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 本身無毒無害，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)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？盛少量光觸媒到坩堝，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？ 如果打開光觸媒包裝的瓶蓋，有酒精味、 樹脂味、或其它有機(jī)物氣味，則為劣質(zhì)光觸媒。 優(yōu)質(zhì) 光觸媒為 無味的水

7、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

8、，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)商不能提供無毒試驗(yàn)報(bào)告，就說明其 光觸媒產(chǎn)品在加工過程中添加了其他有害物質(zhì)，產(chǎn)品的無毒特性 已經(jīng)被破壞，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、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)?；?生產(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

10、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。由于溶膠粒子大小一般不超過 100 nm ，小于可見光波長(zhǎng)(400 nm 700 nm ),因此，當(dāng)可見光透過溶膠時(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

11、，真溶液對(duì)光 的散射作用很微弱。此外，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，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液沒有，可 以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來區(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 空穴對(duì)，從而有效地分解 消除室內(nèi)甲醛、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

12、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

13、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 ）>120 83 99 73 84 111 93 此外，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 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，無法再呼吸、代謝和繁殖，直至細(xì)胞死亡

14、， 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 2.80 2.05氧原子 2.42 1.78臭氧 2.07 1.52雙氧水 1.77 1.30雙氧自由基 1.70 1.25次氯酸 1.49 1.10氯氣 1.36 1.00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害化處理。(2) 持續(xù)性： 在反應(yīng)過程中， 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

15、物，具有時(shí)間持久、持續(xù) 作用的優(yōu)點(diǎn)。(3) 安全性：無毒、無害，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 ： 有一定作用無作用 有一定作用無氣味無空氣清新劑 無作用無作用 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)甲醛有作用無作用對(duì)甲醛的異味有作用有異味有低毒性殺 菌 劑 無作用 有作用 無作用有異味毒性較大 紫外線（燈

16、）無作用 有作用 無作用 無氣味 使用不當(dāng) 可 致癌氧 負(fù)離子 無作用 無作用 可清新氣味 但時(shí)間短暫 無氣 味 無毒臭 氧 有 一 定 作 用 濃 度 >0.1ppm 時(shí) 有 作 用 無 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 無作用 有一定作用 氣味宜人 無毒光觸媒（ TiO2） 分解清除 殺菌率高達(dá) 99.99 % 除臭、除異 味 能力強(qiáng) 本身無氣味 無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.

17、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、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、

18、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)水槽、垃圾、書房、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

19、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)量好的光觸媒為無味的水溶液，如果打開裝光觸媒液包裝 的瓶蓋子，有異味 :如酒精味，樹脂味，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)?/p>

20、鈦白粉在光 照下也能有微弱的光催化反應(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機(jī)粘合劑，在光照下沒有產(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 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)可見光下表現(xiàn)出效果，劣質(zhì)產(chǎn)品只能 被紫外線激發(fā)，

21、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)品說明 光觸媒是通過吸收光的能量后表現(xiàn)催化劑作用的，無光狀態(tài) 光觸媒?jīng)]有能量來源，自然沒有效果。那些宣稱無光狀態(tài)也具有 消除甲醛作用的光觸媒，無非是因?yàn)楸旧懋a(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)加入了 甲醛清除劑來應(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