光觸媒是一(yī)種(zhǒng)以(yǐ)納(nà)米(mǐ)級二氧化鈦(tài)為(wéi)代表的具有光(guāng)催化功能的光半導(dǎo)體材料的總(zǒng)稱,它塗布於(yú)基材(cái)表麵,在光線的作用下,產生強烈催化降解功能:能有效地降(jiàng)解(jiě)空氣中有毒有害氣體;能有(yǒu)效殺滅(miè)多種細菌(jun1),並能將細菌或真菌(jun1)釋放出的毒(dú)素(sù)分解(jiě)及無害化處理;同時(shí)還具備除臭、抗汙等(děng)功能。
1972年,日本東京大學的本多建一教授(shòu)和博士班學生藤島昭發現,用(yòng)光照(zhào)射二氧化鈦電極可進(jìn)行水的電解反應。這就是(shì)***的“本多-藤島效應”。
日本將類似(sì)這種可在光(guāng)照下(xià)出現光催(cuī)化效應的化學材料命名(míng)為“光觸媒(méi)”。
國際學名
(Photocatalyst)= 光(Photo)+ 催化劑(catalyst)。
故也可以稱(chēng)光觸媒為(wéi)光催(cuī)化材料。
光(guāng)觸(chù)媒在光的(de)照(zhào)射下,會產生類似光合作用(yòng)的光催化反應,將空氣中的水(shuǐ)或氧氣催化成氧化能力(lì)極(jí)強的羥基自由基(·OH)和超氧陰離子自由(yóu)基(O2·)、活性氧(HO2·,H2O2)等具(jù)有極強氧化能力的光生活性基團,這些光(guāng)生(shēng)活性基(jī)團的能(néng)量相當於3600K的(de)高(gāo)溫,具有很強的(de)氧(yǎng)化性,
這些強(qiáng)氧(yǎng)化性(xìng)基團可強效分解各種具有不穩定化學(xué)鍵的(de)有機化(huà)合物和部分無(wú)機(jī)物,並可破壞細菌的(de)細胞膜和凝固病毒的蛋(dàn)白質載體。
光觸媒材料主要有納(nà)米(mǐ)TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2等,2000年以來又發現一些納米貴金屬(鉑、銠、鈀等)具有更好的光(guāng)催化性能,但由於其中(zhōng)大(dà)多(duō)數易發生化(huà)學或光化學(xué)腐蝕,而(ér)貴金屬成本則過高,都不適合作為家居淨化空(kōng)氣用光催化劑(jì)。
在所(suǒ)有的(de)光觸媒材料中(zhōng),納米TiO2不僅具有很高的光催化活性,且具(jù)有耐酸堿(jiǎn)腐(fǔ)蝕、耐化學腐蝕(shí)、無(wú)毒等(děng)優點,價格也適中,具有較(jiào)高的性(xìng)價(jià)比,因(yīn)而市場上大多使用納米二氧化鈦(tài)作為主要(yào)原材料(liào)。
納米二氧化鈦(TiO2)是一種半導(dǎo)體,主要(yào)有銳鈦型(Anatase),金紅石型(Rutile)及板鈦型(Brookite)三種(zhǒng)晶體結構(gòu),其中:
板鈦型晶體穩定性差,一般認為不具備光催化活(huó)性。
銳鈦型(xíng)晶(jīng)體具有比金紅石型晶體更強的光催化(huà)性能,耐(nài)候(hòu)性和附著性(xìng)也很好,納(nà)米無機包覆穩(wěn)定,市(shì)場價格高於(yú)金(jīn)紅石(shí)型晶體(tǐ)。
納米氧化鋅(ZnO)粒徑介於1-100 nm之(zhī)間,是一種麵(miàn)向21世紀的新型高功能精細無(wú)機產品,表現(xiàn)出(chū)許多特殊的性質,如(rú)非遷移性(xìng)、熒(yíng)光性、壓電(diàn)性、吸收(shōu)和(hé)散射紫外線能(néng)力(lì)等,利用(yòng)其在光、電、磁、敏感等方麵(miàn)的奇妙性能(néng),可製造氣體傳感器、熒(yíng)光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材(cái)料(liào)、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材(cái)料和塑(sù)料薄膜等。在橡膠、陶瓷、紡織、印染、國防工業領域具(jù)有廣(guǎng)泛的應(yīng)用。
納米二氧化(huà)鋯(ZrO2)呈高純度白色粉末狀,無臭、無味。低溫時為單斜晶係,高溫時為四方晶型。具有高的折(shé)射率(折射率2.2)和耐高溫性。有良好的熱化學穩定性、高(gāo)溫導電性(xìng)和較高的高溫強度和韌性(xìng),具有良好的機械、熱學、電學(xué)、光學性(xìng)質。其中HT-ZrO-01為(wéi)單斜晶型,HT-ZrO-02為四方晶型。納米氧(yǎng)化鋯顆粒(lì)尺寸微小、是很穩定(dìng)的氧化物,具有耐酸(suān)、耐堿(jiǎn)、耐腐蝕、耐高溫的(de)性能(néng),可用於功能(néng)陶瓷和結構(gòu)陶瓷,以及(jí)寶石材料。