纳米光触媒技术

1、纳米“光触媒“技术标准化文件发布号：（9456EUATWKMWUBWUNNINNUL-DDQTY-KII納米“光觸媒“技術&十麼是納米“光觸媒”納米“光觸媒”是一種以納米級二氧化钛為代表的具有光催 化功能的半導髏材料的總稱。其利用光源做催化反應，吸收紫外 線（等效波長380nm）的能量後激發電子，產生電子-空穴對，並 迅速移動到材料表面，啟動吸附在材料表而的，能夠將有毒有機 物氧化分解，殺滅並抑制病菌再生以及淨化大氣中氮、硫的氧化 物。因其特性，納米光觸媒技術必將在環境保護及人類健康方而 發揮更大的作用。喇米“光觸媒”的反應機理銳欽礦結晶納米TiO2是一種光催化劑，由於它的半導髏性 質

2、，當受到太陽光或螢光燈光中的紫外光（380nm以下）照射時， 價電子帶中的電子被激發到傳導帶，在TiO2原子表面產生電子（& ）-IE孔（h+）效應2®。飛出的電子&與空氣中的氧相結合，生成or。電子飛出形成的正孔h+奪取空氣裏水的電子，形成r-OHj o這種由於電子遷移效應，所產生的0勺 與具有極 強的氧化分解能力，使與之接觸的形成惡臭與污穢的油分雜菌有害 氣、體病毒、黴菌等有機化和物分解無害化，使NOx. SOx轉化定著 而無害化。12酸化于夕:/ (Ti02)圖1：飛出的電子e-與空氣中的氧相結合，圖2：電子飛出形成的正孔h+奪取空生成Of。氣裏水的電子，形成

3、r-oHj o圖M這種由於電子遷移效應，所產生的0勺 與-0H具有極強 的氧化分解能力，使與之接觸的形成惡臭與污穢的油分雜菌有害氣 體病毒黴菌等有機化和物分解無害化，使N0x S0x定著而無害化。納米“光觸媒”的功效納米“光觸媒”有抗菌防黴、空氣淨化、防汙自潔、釋放負氧 離子等功效。具體為：抗菌防黴一一二氧化钛在光照射下，產生氫氧根自由基等活 性氧比常用作消毒殺菌的氯氣、次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更 強的氧化能力，發揮抗菌作用而使細菌或黴菌的繁殖中止，也使 細菌或黴菌釋放出的毒素分解。空氣淨化一一納米“光觸媒”在光照下能夠分解空氣中的甲 醛、苯、二甲苯等有害物質，並能將其完全分解成二氧化碳和

4、水，與傳統的除味劑、遮覆劑不同，光觸媒才是一種能徹底分解 有害物質的環保材料。防汙自潔一一將光觸媒塗刷於建築物的外牆時，就可利用太 陽光將氮氧化物或硫氧化物分別氧化成硝酸根離子或硫酸根離 子，下雨時可將硝酸根離子或硫酸根離子沖刷下來，就這樣可持 續不斷地進行光觸媒反應，從而除去大氣中的氮氧化物或硫氧化 物。用光觸媒可以分解汙物，據此，可製備自淨化材料。尤其是 對於一點點增加的油污或香煙焦油的效果最大。利用這些材料， 可生產出應用於建築材料、外牆、窗玻璃等各種各樣的產品，推 進自淨化技術的發展。釋放負氧離子一一納米“光觸媒”在陽光或燈光照射條件 下，還能夠釋放出負氧離子，從而營造一個更加清新自然

5、的環 境。據日本等發達國家的研究資料論證，100平方米的納米“光觸 媒”塗層表面釋放的負氧離子，可以發揮相當於4棵4米高的白 楊樹的淨化空氣效果，能還人們一個真正綠色清新的生存空間。納米“光觸媒”應用現狀及前景在納米“光觸媒”應用現狀方面，技術領先國為美國、日本、 德國。1、美國於2001年末著重在土壤與地下水中污染物去除在光 觸媒應用研究方面，美國能源部（D0E）與數個私人公司（包含加拿 大所屬公司）合作共同開發廢水處理制程，並以此為基礎延伸發展 至廢氣處理。另外'美國Sandia國家實驗室（SNL），在其納米計 畫中即包含光觸媒研究專案。其他尚有PPG公司生產的抗汙玻璃及 除霧汽車

6、後照鏡等商業產品上市。2、日本：著重在民生用品（室内 空氣淨化）開發及市場化運作方面。日本三菱、豐田、大金、東陶等 國際知名公司積極往家電、小型空氣淨化產品及衛浴用品等各式各 樣民生用品開發。日本產總研（AIST，原工技院）亦開發都市道路 光觸媒淨化"Ox廢氣技術。日本在地鐵等交通工具上都已噴塗光觸 媒，並且在年檢時作為一項檢驗標準。3、德國：著重在光觸媒工業 製造方面。德國Bayer公司（Wiederhoft et. al. , 1998）發展出光 觸媒工業製造專利，生產KO nm的結晶微粒懸浮液。此外，商業 化產品尚有DSCB生產之抗汙建材。我國雖然起步較晚但近年發展迅速，碧華公

7、司已與國内光觸媒 領域主要研究機構包括中科院半導體研究所，中科院生態環境研究 中心，中科院理化技術研究所，中科院化學所膠體、介面與化學熱 力學院重點實驗室，國家衛生部疾病預防控制中心，清華大學環境 品質檢測中心，北大醫學部公共衛生學院等國家科研機構建立長期 技術合作關係。碧華公司在中國成功的施工案例，包括施工的北京 奧運會鳥巢，上海世博會中國館等。應用案例一：尔儿厶尸儿一KULL濃岌2001年它月2001年8月2001年7月2001年&月2001年5月2001年4月2001年3月2001年2月2001年1月200 O 年12月200 O 年：月200 O 年10月圖4 ：日本一老人院進

8、行光觸媒施工以後室內甲醛濃度變化資料在日本相關報導:施設管老人福祉施設理者皆様入抵抗力弱老人施設広指勧工“人一夕一、手T9 '出入口、K'7/y等不特定多数人力触;n召部分、長期間抗菌効果总発揮t召光触媒口一亍彳7总指勧。白衣、工二Th厶、7 1等事(乙J: 9、汚料力落同時(乙、抗菌効果哲発揮。清潔11保探4 05 0回洗濯LTt'抗菌効果肚変施設管理者皆様入療養室、汚物室、浴室、卜彳“、工“卞一夕一、診察室、厨房;J：乂臭X卞清掃困9(±)9求乜人力、?当社力B勧菌口一卜剤光触媒CSC疋悪臭总分解消臭求尢風呂卜彳事掃除2亍D 兔力诽常怎楽疋、簡単（乙汚壮总

9、落七歹事力可能/ 広大腸菌緑膿菌黄色才球菌 汁“）黄色y 1球菌 （乙対。疋扔欽、抗菌力总示（.、院内感染防止対策tLTt高s効 果力確認主成分銀系酸化于 2（Ti02+Ag20） 安全性怎OTfe実証OUT療養室、風呂、卜彳1、窓肝入、口 t：一、玄関F77等 总抗菌一卜剤光触媒escU 7 紹 介°應用案例二：圖5：日本東京橫濱國立大學利用光觸媒開發抗菌醫療器械醫療器械直接與患者接觸的機會多，注意勢必要的。特別是像 經過皮膚表面進入人體的輸血管、導尿管等，醫療現場細菌感染危 險性大。應用案例三：| 15cmxgcm J用光媒圖6：日本光觸媒口罩衛護用品光觸媒無紡布製作的護士服，口

10、罩在日本已經得到普遍應用oSohu. jp2009年10月06日報導僅日本佐賀縣一家小工廠根據甲型 流感的市場需要日三班增產光觸媒口罩，達到月產500萬隻，已經 在醫藥店販賣。特別在老人院除了光觸媒抗菌噴塗施工中廣泛使用 光觸媒加工衛護產品。應用案例四：1/iTi圖7 :治療前患處取樣 治療後患處取樣經日本醫學屆同仁實際病例研究證實應用光觸媒溶劑治療對於 過敏性以及異常過敏性皮炎有效，該患者于2000年9月21日接受 光觸媒溶劑治療'2000年10月27日治療期結束。應用前景醫學領域在日本T0T0公司製造了一種含有分子識別機能的二氧化钛複合 體的分散液，並且申請了專利。該發明是從二氧化

11、钛的分子識別機 能與光觸媒機能相結合問題入手，發明的目的是提供一種能與內分 泌擾亂物質、病因分子、癌細胞等特異結合，並且由於光觸媒作用 而使其分解的具有分子識別機能與光觸媒機能相結合的二氧化钛複 合體的分散液。二氧化钛光觸媒技術的具體醫學應用如下：殺細胞'增殖抑制效果的應用癌（皮膚，消化管，胸腔，膀恍等的 癌）殘性增殖疾患（皮膚腫塊'血管腫等） 慢性異常過敏性局部患疾（關節炎，皮 膚炎等）殺菌效果的應用慢性難治性感染症（骨髓炎，中耳炎，齒髓炎等）在疾患治療中二氧化钛光觸媒可能適應的疾患群圖8 :二氧化钛複合體的分散液原理示意圖細胞癌化情報的轉達是與遺傳子的異常密切相關的。現在對於 癌的治療有手術療法、放射線療法、化學療法、免疫療法、溫熱療 法、光化學療法等等，確實都有效果。光化學療法一般是指使用感 光色素與錨射的治療方法。這裏介紹的是應用光觸媒的殺細胞效果 的光化學療法。如前所述，手術室一樣的亮度就足可以激發光觸媒 使大腸桿菌或葡萄球菌死滅。橫濱市立大學醫學部進行研究，以光 觸媒療法為主攻目標，結果表明對於癌細胞的滅死有效。研究結果 發表於國際腫瘤學研究領域知名雜誌Cancer Research。删週閒*圖9 :橫濱市立大學醫學部進行研究成果截圖應用前景（2）環保領域如何處理廢棄物設施的焚燒爐的廢氣中的二惡英已成為嚴重 的問題，造紙工業廢水中含二惡英或垃圾焚燒場