光触媒相关知识

精品文档 1欢迎下载 1 光触媒知识 光触媒是什么光触媒是什么 光触媒是一种纳米级的金属氧化物 材料 二氧化钛比较常用 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 光光触触媒媒主主要要功功能能和和特特点点 1 全面性 光触媒可以有效地降解甲醛 苯 甲苯 二甲苯 氨 TVOC 等污染物 并具有高效广谱的消毒性能 能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理 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 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 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 光光触触媒媒净净化化空空气气五五要要素素 1 光触媒产品是当今世界上最为有效的空气净化手段之一 但其功能主要局限于 净化空气 添加负离子的光触媒产品在净化的空气中释放负离子 即在洁净的空气中增加 了优化空气质量的功能 使您在拥有安全洁净空气的同时更能享受到大自然的清新 2 光触媒就是光催化剂 是一种能加快其它反应物之间的反应速度 而其本身在反应前后 不发生变化的物质 其主要成分为二氧化钛 3 光触媒在光照下 利用空气中的水 蒸气和氧 去除污染物 具有杀菌 去味 防霉 自净 净化空气的作用 4 光触 媒产品是当今世界上最为有效的空气净化手段之一 但其功能主要局限于净化空气 添加 负离子的光触媒产品在净化的空气中释放负离子 即在洁净的空气中增加了优化空气质量 的功能 使您在拥有安全洁净空气的同时更能享受到大自然的清新 5 光触媒就是 光催化剂 是一种能加快其它反应物之间的反应速度 而其本身在反应前后不发生变化的 物质 其主要成分为二氧化钛 光触媒在光照下 利用空气中的水蒸气和氧 去除污染物 具有杀菌 去味 防霉 自净 净化空气的作用 3 2 1 光触媒历史 1968 年当时东京大学的研究生滕岛昭偶然的情况下发现了光触媒 1999 年由于纳米技术得到了突破性进展 光触媒终于正式登上了国际研究舞台 2001 年 光触媒产品全面介入家庭日常生活 并在短短的半年时间 迅速席卷欧美及东南 亚发达国家和地区 成为家庭主要消费产品之一 而且奇迹般的以年平均 4 6 递增 光触 媒已经成为发达国家老幼皆知的环保代名词 并于年末 首次应用于美国空间站的空气净 化 2 光触媒是什么 光触媒 Photocatalyst 是光 Photo Light 触媒 催化剂 catalyst 的合成词 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 治理室内环境污染的最理想材料 精品文档 2欢迎下载 光触媒在光的照射下 会产生类似光合作用的光催化反应 产生出氧化能力极强的自 由氢氧基和活性氧 具有很强的光氧化还原功能 可氧化分解各种有机化合物和部分无机 物 能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质 可杀灭细菌和分解有机污染物 把有机污 染物分解成无污染的水 H2O 和二氧化碳 CO2 因而具有极强的杀菌 除臭 防霉 防污自洁 净化空气功能 3 光触媒反应机理是什么 二氧化钛见光会产生正 负电子 正电子与空气当中的水分子结合产生氢氧自由基 实 践证明 氢氧自由基具有强大的氧化分解能力 它能分解几乎所有的有机化合物和一部分 的无机物 将它们分解成无害的二氧化碳及其他物质 而负电子与空气当中的氧结合会产 生活性氧 也就是超级氧化离子 超级氧化离子也具有很强的氧化分解能力 它可以破坏 细菌 霉菌这些有机物的细胞膜 固化病毒的蛋白质 在杀菌的同时还能分解细菌尸体上 释放出的有害复合物 4 光触媒有什么样的作用 光触媒作为一种新兴的空气净化产品 主要有以下功能 1 空气净化功能 对甲醛 苯 氨气 二氧化硫 一氧化碳 氮氧化物等影响人类身体健 康的有害有机物起到净化作用 2 杀菌功能 对大肠杆菌 黄色葡萄球菌等具有杀菌功效 在杀菌的同时还能分解由细菌 死体上释放出的有害复合物 3 除臭功能 对香烟臭 厕所臭 垃圾臭 动物臭等具有除臭功效 4 防污功能 防止油污 灰尘等产生 对浴室中的霉菌 水锈 便器的黄碱及铁锈和涂染 面褪色等现象同样具有防止其产生的功效 5 净化功能 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 二 光触媒问答 1 光触媒的作用时间是多久 对光线的要求有多高 答 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 光触媒 的发现已经有了很长的历史 但是一直得不到实际应用 就是因为最早的光触媒对光线要 求很苛刻 即使现在市面上存在的光触媒产品 也需要在 400nm 以下紫外线照射下才能激 发它的光催化作用 2 紫外线灯的用途 答 紫外线灯主要起到杀菌 消毒的作用 由于紫外线的波长很短 本身含有很高的 能量 它可以更快速的激发光触媒产生一系列的光催化反应 3 光触媒真的有那么好的效果吗 光触媒是在纳米技术上的一个应用 其性能在国际上都得到了普遍认证 国内也开始在多 个领域进行了实际运用 并得到了普遍的认可 并被成为 21 世纪最有发展潜力的产品之一 在实际应用当中也有很多的实例 比如说非典盛行期间 台湾政府办公楼就用光触媒进行 了处理 日本普遍在学校 公共场所 交通工具中使用 日产蓝鸟汽车 国产宇通客车等 都进行了光触媒处理 甚至一些医院 采血车等也都进行了光触媒处理 所以 其功效是 得到了普遍认可的 4 光触媒产品和其他传统产品有什么不同 精品文档 3欢迎下载 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 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 哈 工大滋普光触媒则不同 它不但可以分解各种有机有害气体 还可以起到杀菌 防霉 防 污 自洁的作用 另外最大的优点就是具有功效长久性 一次使用 可以长久拥有一个健 康的生活空间 5 光触媒光催化反应分几个步骤 光触媒进行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 6 光触媒有什么样的特性 答 在自然界中 二氧化钛以锐钛矿 金红石及板钛矿三种结晶组态存在 其中最常见及 最广泛使用的是前面两种组态 后者则极为罕见 用来作为光触媒材料的二氧化钛为锐钛 矿结晶或锐钛矿与金红石的混合结晶 而一般广泛被使用来作为工业颜料的钛白粉则为金 红石结晶 7 什么是纳米技术 答 纳米科技为纳米尺寸下的科学技术 纳米是长度的单位 数字符号为 nm 一纳米为十 亿分之一米 相当于十个原子串联起来的长度 若以一米比为地球直径 一纳米大约为一 个玻璃珠的直径 一般的来说 只要尺寸在 0 1 到 100 纳米之间的材料结构的物理化学性 质研究 和这种材料结构的制造 操纵和测量等技术和仪器的研发 都可以称作为纳米科 学和技术 8 为什么选择 Tio2 作为光催剂 答 二氧化钛又名氧化钛或钛白 化学式为 TiO2 俗称钛白粉 是应用最广 用量最大的一种白色颜料 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 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 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最为 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 精品文档 4欢迎下载 9 二氧化钛的使用安全吗 答 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 10 光触媒涂膜的作用原理是什么 答 要让二氧化钛与光起反应 就必须将其暴露于表面 若只是潜伏在黏合剂里面 就 不能吸收紫外线而分解有机物 如果使用了错误的黏合剂 黏合剂自身也会被分解 这也 是为什么一般光触媒仅止于在应用材料上以特殊方式烧镀 这样不但成本高昂且作业也不 方便 应用的范围更非常局限 11 光触媒可以分解哪些污染物 答 光触媒经过光照以后 会分解有机物质 如碳氢化合物 以我们日常生活的环境来说 病毒 细菌 霉菌 气味分子 有机颜料 污垢都可分解 绝大多数气味分子都是有机化 合物 都是光触媒分解的对象 故不仅会分解厨房的油烟味等令人不快的味道 也会分解 香味 12 光触媒的使用效果会持续多久 答 光触媒的效果是半永久性的 这种特性就像铁会导电 但本身并不发电 因此不会消 耗本身的能量一样 光触媒是一种功能涂料 喷涂 3 天即可达到它的最佳硬度 3H 铅笔硬度 这种硬度会保证一般程度的触摸 洗涤等不会损害光触媒涂层的表面完整性 但若是刻意 以钢刷刷洗还是会被磨损 另外光触媒的原料二氧化钛不溶于水 且具有抗酸碱性 因此 不受酸雨的影响可施工于建筑外墙 光触媒必须经受光照催化才能产生反应 所以必须始 终维持在表面上 一旦被覆盖便无法发挥效果 如重新粉刷 贴 或更换 壁纸 磁砖等 13 光触媒是否对可见光有效 答 是 光触媒经过特殊的可见光敏化工艺处理 可以充分的利用可见光 包括日光灯 白炽灯 节能灯等 的能量来进行光催化反应 14 光触媒分解物是否对人体有害 答 不会 由于导致细菌 臭气产生的物质为有机物 有机化合物被光触媒分解 变成二 氧化碳和水 相当于光合作用 对人体当然无害 光触媒由二氧化钛和水黏合剂构成 二氧化钛为非水溶性 在日本 按照原劳动法令被指定为食品添加剂以达到抑制细菌增长 而水性黏合剂干燥后 会变成非水溶性 无需担心安全问题 关于活氧类对人体影响的疑 问也时有听闻 光触媒表面上生成的活性氧类 只限于在表面游离而不会转移至空气中 因此没有必要担心会侵入人体呼吸道 反过来说 光触媒表面需与有机物接触 这时空气 循环发挥了重要作用 另外被分解后不产生别的有害物质 二氧化钛经喷附后透过水分为 介质附着于物体表面 水分蒸发后二氧化钛粉末颗粒因其粒径过小 其大部分可附着于物 体毛细孔中不易脱落 即使由空气进入人体 大部分也因粒子过小将随着人体排泄系体排 出 不对人体产生任何影响 15 有没有证明光触媒功效的方法 答 光触媒虽然对消费者而言是个陌生的名词 但光触媒的效果 已是全球学术界所不争 的事实 在日本也已是广泛运用且受市场肯定的产品 其效能无庸置疑 其中 光触媒是 日本交通省政策配合的唯一产品 凡经过光触媒施工的营业用车辆 在五年内免除每月消 毒一次的应尽义务 另外 我们有完备的检测数据证明光触媒的功效 精品文档 5欢迎下载 16 二氧化钛吸入人体后是否会产生不良影响 答 二氧化钛对人体无毒无害 因此少量吸入并不会造成身体的不适 喷涂干燥后 二氧 化钛会附着在物体表面 不易脱落 所以并不会造成粉尘污染 影响肺部的健康 一般消 费者使用喷剂时 大可安心使用 17 光触媒可以稀释使用吗 答 不可以 首先 光触媒用水稀释会影响溶液的平衡 造成光触媒原液变质 另外 稀 释后影响光触媒与各种材料的黏结效果 造成使用寿命下降 18 光触媒失效都有哪些条件 是否会有硫中毒现象 答 一般失效分为物理失效和化学失效 化学失效 光触媒的主要成分是纳米 TiO2 其 化学性能十分稳定 它不溶解于除氟酸和加热浓硫酸及熔化碱以外的酸 碱 水 有机溶 剂等 在常温 常压下不与三氧化硫 SO3 氯气等反应活性较强的气体反应 到目前为止 有关光触媒因与其他物质发生化学反应而失效的现象还没有发现 物理失效 主要指光触 媒涂层被其他物质覆盖 如灰尘 或者被硬物损伤了表面而导致光触媒失效 关于中毒问题 首先 光触媒的化学与物理性质非常稳定 另外 通过光触媒的催化机理 可以看出 光触媒的催化原理并不同于一般的催化剂通过表面综合反应来促进化学反应的 进行 所以不会出现光触媒与某些特定的化合物结合而中毒的现象 19 和其它室内空气净化手段相比 光触媒有哪些优势 答 A 净化的彻底性 光触媒是分解污染物而不是吸附污染物 发生的是质变而不是量变 对污染物具有不可逆的彻底分解 B 净化的广泛性 能对室内几乎所有的细菌 病毒和有机污染物起到强效分解作用 特别 是对人们不易感知的细菌和病毒进行彻底分解 C 净化的安全性 最终产物是二氧化碳和水 对人体无害 不会产生类似消毒剂对环境产 生的二次污染 20 光触媒对基材有腐蚀作用吗 答 从光触媒本身来说 它性质稳定 不会腐蚀其他材料 也不会为其他材料所腐蚀 另外 在实际的施工应用中还没有腐蚀现象发生 据最新的研究表明 金属表面涂膜光触 媒还具有防腐 防锈的功能 21 光触媒的效果好坏是不是取决于纳米二氧化钛的固含量 答 不是 纳米二氧化钛的含量光触媒的效果好坏取决于几个方面 最主要是它的工艺 我们都知道 纳米二氧化钛的价格并不高 即使用 10 的纳米二氧化钛 也增加不了多少 成本 而关键是你的分散工艺是不是好 还有就是选用的复合材料 是不是能使光触媒的 光催化效率尽可能得到最有效的发挥 比如我们在光触媒中使用纳米二氧化钛和其他纳米 材料以及稀土元素 就是为了提高纳米二氧化钛的光催化率及提高光触媒对光线的要求条 件 进口光触媒纳米二氧化钛的固含量都不高 但是其效果却很好 除此之外 影响光触 媒效果的还有纳米二氧化钛的粒径以及所选用的粘合剂等 所以说 固含量只是其中一个 并不是很重要的指标 22 光触媒的存放有什么特殊条件要求吗 答 将光触媒存放阴凉处 避免高温环境下阳光直设 同时应注意避免儿童误