光触媒小知识

1、广东科技报 1 月 12日第 12 版讯（记者 张俊 通讯员 陈臣）光 触媒，一个让人心动的科技名词。 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，在紫外光作用下， 产生强烈光催化降解效果： 能有效地降解空气中有毒有害气体、 杀灭 多种细菌，并同时具备除臭、抗污功能。在人们如此关注室内空气质 量的今天，光触媒的强效抗菌除污能力被大部分涂料商作为竞争的法 宝。光触媒涂料究竟为何如此神奇， 本报记者为此专访了华南理工大 学化学与化工学院光触媒相关专家。“光触媒在光照条件下具有强劲的氧化能力，这种氧化能力可以 杀菌、除污、除异味，这是学术界早已公认的技术。 ”华南理

2、工大学 化学与化工学院宋慧宇博士介绍道， 但是，光触媒在分解室内有害有 机物的同时，也会对涂料本身产生分解作用。因此，光触媒在和一般 涂料结合使用时施工程序比较繁琐和严格， 一般先将普通涂料粉刷之 后，然后涂一层阻隔物质层，再在表层涂上光触媒材料，避免光触媒 分解涂料本身。所以，从光触媒技术本身来说，光触媒材料是不能搀 和到涂料中去的，光触媒必须和涂料分开使用。华南理工大学化学与化工学院副教授、光触媒研究专家肖新颜进 一步补充道， 鉴于光触媒的特性， 光触媒涂料较其他普通涂料在施工 程序上更为复杂，必须由专业人员，按步骤将涂料、阻隔层、光触媒 材料先后层层附着于墙上。 但是即便如此， 光触媒材

3、料还是会渗透阻 隔层对涂料产生分解作用， 因此，涂有光触媒的墙体会根据涂料质量 的好坏和施工是否严格而存在 3-5 年的使用寿命。 “若使用光触媒粉 刷墙壁， 墙体涂料表层经过一定时间后会自然褪去， 因此需要重新粉 刷。”记者走访一些涂料综合卖场，主打光触媒的涂料并不多见。对此， 肖博士解释道，因为光触媒的粉刷工艺复杂和使用寿命等问题的存 在，含有光触媒的涂料会比一般涂料价格贵出 50%左右，因此，光触 媒涂料在家居装修方面应用并不广泛。“但不否认，国内一些新兴的涂料公司在光触媒技术上做得不错， 但光触媒整体市场缺少行业标准和质量认证。 ”因此，在选择光触媒 材料进行室内装修时，专家建议，最好

4、求助于相关专业人士，鉴别光 触媒涂料的真假。比起涂料行业，在空气净化器、洗衣机、空调、陶瓷制品等家庭 用品中，采用光触媒技术进行消毒、杀菌，则更多。另外，涂有光触 媒层的家庭用装饰小物品中，也能有效地发挥光触媒强力杀菌的效 果，达到净化居家空气的目的 .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 触 媒 Photocatalyst 是 光 Pho

5、to=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。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（ H20 ）和二氧化碳（C02）,因 而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。光触媒的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有

6、机物转换为二氧化碳跟水，自身不起变化，却可以促进化学反应 的物质，理论上有效期非常长久，维护费用低。同时，二氧化钛 本身无毒无害，已广泛用于食品、医药、化妆品等各种领域。编辑本段光触媒的优劣鉴别1 、是否分层？用离心机旋转 10 分钟，若出现分层的光触 媒一定含有分散剂， 未出现分层的光触媒不含分散剂。 优质 光触 媒 不含分散剂。2 、是否有残留物？盛少量光触媒到坩埚，用酒精灯进行充 分加热，若残留物呈黑色灰烬状，则含黏结剂；否则无黏结剂。 优质 光触媒 不含黏结剂。3 、是否有气味？ 如果打开光触媒包装的瓶盖，有酒精味、 树脂味、或其它有机物气味，则为劣质光触媒。 优质 光触媒为 无味的水

7、溶液。4 、是否呈现中性？ 测酸碱度 PH 值。若光触媒 PH 值在5 以下或者大于 9 ，腐蚀作用明显，可能使墙面或家具、织物 表面变色。优质的光触媒产品是中性的， PH 值接近 7 ，一般 6-9 之内也可以，不会对物体产生腐蚀作用。5 、是否会变色？ 劣质 光触媒 在阳光的直射下几小时内 变黑，这是因为二氧化钛在光照下会发生光催化反应，氧化了其 溶液中的有机物成分。 优质 光触媒在光照下不会变色。6 、是否有粘性？ 劣质 光触媒状态如糊状、较稠、有一定 粘性。 优质 光触媒状态如水，基本没有粘性。7 、是否有检测？ 选择光触媒产品之前必须要求光触媒生产 厂家出具权威检测机构的三份检测报告

8、，即灭菌效果检测报告、 有害物质降解效果检测报告和产品无毒试验报告，而且，三份报 告均必须印有 CMA 标志 （国家计量认证单位标志 ） 。在这三份报告中，尤以无毒试验报告最为重要。如果消费者 在选择光触媒产品时，生产商不能提供无毒试验报告，就说明其 光触媒产品在加工过程中添加了其他有害物质，产品的无毒特性 已经被破坏，劣质光触媒的使用存在环境和健康隐患。8 、浓度鉴定。常用的光触媒浓度为 0.5-0.8% ，有添加剂 的光触媒可以达到 3% 以上，但是有添加剂的光触媒表面会被添 加剂部分覆盖， 影响光催化性。 若无添加剂， 光触媒浓度达到 1% 时，性能已经非常优异。优质 光触媒 不含添加剂

9、9 、 粒径鉴定。 光触媒的性能与 二氧化钛的颗粒大小有关， 颗粒越小，光催化效果越好。除实验室外， 目前国际上在规模化 生产中能达到 10 纳米以下的还很少。10、附着鉴定。优质光触媒具有良好的附着力，喷涂凉干后 即可形成一层牢固的薄膜。二氧化钛正是通过这一膜层吸收阳光 中的紫外线，并产生光催化作用的。喷涂后能否形成薄膜，直接 影响到降解效果，而膜层是否牢固又影响到产品能否持久地发挥 效力。一类劣质光触媒喷涂后无法形成膜层，干燥后迅速粉化。 而另一类光触媒喷涂后虽然可以成膜， 但用湿布擦拭后立刻消失。 这两类产品均无法正常发挥光触媒降解污染和灭菌作用。消费者 在选择购买前可用手指沾少量光触媒

10、在深色桌面均匀涂抹，待凉 干后观察其成膜状态，并用湿布擦拭观察其附着力。如果产品粉 化或者无法附着，即可断定产品质量不佳。编辑本段丁达尔现象在光的传播过程中，光线照射到粒子时，如果粒子大于入射 光波长很多倍，则发生光的反射；如果粒子小于入射光波长，则 发生光的散射，这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的 光，称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光 现象。由于溶胶粒子大小一般不超过 100 nm ，小于可见光波长(400 nm 700 nm ),因此，当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。而对于真溶液，虽然分子或离子更小，但因散射 光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱，因此

11、，真溶液对光 的散射作用很微弱。此外，散射光的强度还随分散体系中粒子浓 度增大而增强。所以说，胶体能有丁达尔现象，而溶液没有，可 以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液。编辑本段产品介绍负离子光触媒系选用天然极性矿物材料、纳米材料、无机抗 菌材料等材料复合而成的高性能、多功能空气净化产品。本产品 可自行吸收自然环境中的光能、热能以及电磁波等各种能量，在 产品表面产生具有强氧化能力的电子 空穴对，从而有效地分解 消除室内甲醛、苯、氨等各种有害气体和致病菌，强大的微观电 场可电离空气中的水分子产生大量的羟基负离子，对有害物质进 行包裹沉降，达到彻底净化空气、有益人体健康的目的。编辑本段作用原理光触媒在特

12、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，并具有抗菌的作用。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 ）。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

13、害化处理，达到净化空气、抗污除臭的作用。表 1：各种化学键的氧化能化学键 正孔和氢氧根自由基碳-碳键 碳-氢键 碳-氮键 碳-氧键 氧-氢键 氮-氢键氧化能（ kcal/mol ）>120 83 99 73 84 111 93 此外，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

14、， 完成灭菌；并能将细菌或真菌释放出的毒素分解。表 2：各种氧化剂的氧化电位氧化剂 氧化电位（伏特） 相对氧化电位（对数值）氢氧根自由基 2.80 2.05氧原子 2.42 1.78臭氧 2.07 1.52双氧水 1.77 1.30双氧自由基 1.70 1.25次氯酸 1.49 1.10氯气 1.36 1.00编辑本段光触媒主要功能和特点(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

15、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。 1 编辑本段光触媒产品与传统空气净化产品比较品名类别： 挥发性有机物 、 微生物 、异 味 、 本身味道 本身毒性活 性 炭 ： 有一定作用无作用 有一定作用无气味无空气清新剂 无作用无作用 有掩盖气味作用 有各种人造气 味 有低毒性甲醛捕捉剂只对甲醛有作用无作用对甲醛的异味有作用有异味有低毒性杀 菌 剂 无作用 有作用 无作用有异味毒性较大 紫外线（灯

16、）无作用 有作用 无作用 无气味 使用不当 可 致癌氧 负离子 无作用 无作用 可清新气味 但时间短暂 无气 味 无毒臭 氧 有 一 定 作 用 浓 度 >0.1ppm 时 有 作 用 无 作 用 浓 度 >0.15ppm 时有臭味 长期使用可致植物吸附 作用很小 无作用 有一定作用 气味宜人 无毒光触媒（ TiO2） 分解清除 杀菌率高达 99.99 % 除臭、除异 味 能力强 本身无气味 无毒编辑本段光触媒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：A. 空气净化功能：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、 氮氧化物等影响从类身体健康的有害有机物起到净化作用。B.

17、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。C. 除臭功能：对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除 臭功效。D. 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。E. 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。编辑本段应用领域A. 生活工作的场所：起居室、办公室、会议室、计算机房、 演讲厅、宴会厅、 公寓、汽车等；B. 保健医疗公共娱乐社区：医院候诊室、病房、生育保健中 心、幼儿园、宠物医院、养老院、

18、宾馆、公共卫生间、吸烟室、 卡拉 OK 房、饭店等；C. 特定场所：学校、饭店、实验室、食品加工场、家禽家畜 饲养场等；D. 立区域及用具：家庭厨房、梳理台、餐厅、餐具、浴室、浴缸、厕所、马桶、客厅、窗帘、墙壁、天花板、玩具、家具、 储水槽、垃圾、书房、吸烟区等生活区。 2编辑本段光触媒的几种简单鉴别方法一、颜色光触媒的作用大小是由主要原料 -二氧化钛的颗粒大小决定 的，颗粒越小，光催化效果越好。优质光触媒原液中的二氧化钛 为纳米级，光触媒外观呈无色液体、半透明液体或乳白色液体，优质光触媒由于光触媒的核心技术即分散技术较好，一般不会有沉淀或只有少许沉淀，而劣质产品由于材料选用差、分散工艺差 等

19、原因，会导致有大量白色沉淀，这种沉淀决不是所谓的纳米二 氧化钛含量高所致， 而完全是材料及技术原因造成的， 有些产品 为粘稠度很高的浆状，这种产品一般不是因为纳米二氧化钛含量 高所导致，而是其选用的黏合剂（这种产品多数为有机黏合剂， 会因为有机黏合剂会被光触媒逐渐分解的原因而造成产品稳定性 能差）以及分散工艺落后所致。二、气味质量好的光触媒为无味的水溶液，如果打开装光触媒液包装 的瓶盖子，有异味 :如酒精味，树脂味，其它有机物气味，则均 为劣质光触媒，有严重二次污染。三、在光照下产品的颜色变化 假劣光触媒使用了有机粘合剂，分散剂等有机物加在钛白粉 中制成，它会在阳光的直射下几小时内会变黑。因为

20、钛白粉在光 照下也能有微弱的光催化反应发生 ，氧化了其溶液中的有机物成 分。好的光触媒液采用的是无机粘合剂，在光照下没有产品的颜 色变化。四、测酸碱度 PH 值在化学试剂商店购买一包 PH值试纸，价格在2元左右；把试 纸插入光触媒中测量 PH 值。优质的光触媒产品是中性的， PH 值 接近 7，不会对物体产生腐蚀作用。劣质的光触媒生产工艺过程 中使用了强酸或者强碱， PH 值在 6 以下或者大于 8，腐蚀作用明 显，一段时间后墙面或家具，织物表面会变色，如果经销商进了 这样的货，等着用户索赔吧。五、室内自然光下的氧化能力测试 好的光触媒可以在室内可见光下表现出效果，劣质产品只能 被紫外线激发，

21、只能在室外使用，室内使用效果极差，在化工商 店购买一瓶甲基蓝 （一种有机染料 ），制成 100ppm（ 万分之一 ）浓度 的溶液，将甲基蓝溶液滴入装光触媒的玻璃试管，放置在室内， 能够使甲基蓝褪色的光触媒质量好， 褪色不明显的是劣质光触媒。 也可以采用红墨水的方法，蘸取少许红墨水在光触媒溶液中搅动 至微红色（颜色太重可能会导致分解时间过长，不易于短时间内 判断），放置在太阳光下， 优质光触媒几个小时就会有明显的分解 效果，而假劣光触媒即使放上几天也不会有什么变化。这种方法 的判定首先应判断光触媒的 PH 值的基础上。六、客观科学地判断产品说明 光触媒是通过吸收光的能量后表现催化剂作用的，无光状态 光触媒没有能量来源，自然没有效果。那些宣称无光状态也具有 消除甲醛作用的光触媒，无非是因为本身产品质量不过关加入了 甲醛清除剂来应付治理后的检测，这是对消费者极不负责任的。 甲