光触媒氧化分解

　　光触媒

 

　　光触媒とは、光をエネルギーとして物質に科学変化を起こせる媒体、すなわち触媒です。自然界では、植物の葉緑素による光合成が、光触媒です。葉緑素は、光をエネルギーとして化学変化を起こせ、二酸化炭素と水分から、デンプンと酸素を作り出します。

　　是一种纳米级二氧化钛活性材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，抗菌率高达 99.99％，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。

　　在特定波长（388nm）的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物。在光照射下，光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基（·OH）和超级阴氧离子（·O点击浏览下一页）。如表1所示，这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很强的氧化能力，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此可以将各种有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处理，达到净化空气、抗污除臭的作用。
 

 

　　如表2所示，氢氧根自由基比作为消毒杀菌剂被广泛使用的次氯酸、双氧水和臭氧等具有更强的氧化能力，二氧化钛通过这种氧化能力破坏了细胞内的辅酶A等辅酶和呼吸作用酶等发挥抗菌作用而使细菌或真菌的繁殖中止；同时当带正电荷的空穴接触到带负电荷的微生物细胞后，依据库伦引力，相互吸附，并有效地击穿细胞膜，使细胞蛋白质变性，无法再呼吸、代谢和繁殖，直至细胞死亡，完成灭菌； 并能将 细菌或真菌释放出的毒素分解 并具有抗菌的作用。

　　(2)持续性：在反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。光触媒作为一种光催化剂，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，就像植物的光合作用中的叶绿素。光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防燥、空气净化的作用。由于它只是提供了反应的场所，而本身并不参与化学反应，所以自身物质不损失，所以它的作用效果是持久的。也就是说，只要它的表面不被破坏，它就像一个长期不停作用的空气净化器,时刻为您起到杀菌和净化空气的作用。 

　　(3)安全性：无毒、无害，对人体安全可靠；最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染。由美国食品及药物委员会（FDA）之食品测试研究所证明二氧化钛（TiO2）为一安全物质并对人类无害。TiO2亦被广泛应用于食品、日用品、化妆品及耕种中。TiO2光触媒反应仅为表面反应，系单纯使附（接触）在表面的物质与游离基反应与臭氧净化机理不同，在空气中几乎不可能释出游离基，对人体完全没有影响。另外，二氧化钛在此作用中不会产生额外副产物，纯由可见光及紫外线引发的作用。

　　(4)高效性：光触媒利用取之不尽的太阳能等光能就能将扩散了的环境污染物在低浓度状态下清除净化。一般抗菌剂只有杀菌作用, 但不能分解毒素，光触媒则可以将细菌遗体及在体内残留毒素完全分解，达到彻底消毒杀菌的目的。经科学实验证明, 光触媒对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、沙门氏菌、芽杆菌和曲霉等具有很强的杀灭能力。从而达到净化空气中有毒有害气体和有效控制细菌、病毒的交叉感染及抑制细菌繁殖的目的。

　　随着工业的迅速发展，废气的种类和排量迅猛增加，对空气的污染也日趋广泛和严重。大气污染对天气和气候的影响也是十分显著的，包括减少到达地面的太阳辐射量，增加大气降水量，造成酸雨，升高大气温度等。工业废气的处理已成为环境保护工作中一个迫在眉睫的重大课题。然而传统的工业废气治理技术，大多采用活性炭吸附空气中的有毒污染物，但污染物本身的处理仍然是一个问题。而以二氧化钛光触媒为代表的空气净化技术，具有室温深度氧化、二次污染小、运行成本低和可望利用太阳光为反应光源等优点，再加上纳米二氧化钛制备成本低、化学稳定性和抗磨损性能良好等优点，在工业废气光净化方面，显示出巨大的应用能力和市场潜力。