光觸媒納米自潔凈玻璃簡(jiǎn)介

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見(jiàn)的光觸媒產(chǎn)品主要分為金黃色、蛋黃色和乳白色三種顏色。一流的生產(chǎn)工藝和納米級(jí)二氧化鈦粒徑，可以使二氧化鈦在光觸媒液體中均勻分布，不產(chǎn)生沉淀和其他絮狀物，因此優(yōu)質(zhì)光觸媒產(chǎn)品為淡黃色透明液體。

一般消費(fèi)者在選擇光觸媒產(chǎn)品時(shí)，首先需要廠家提供帶有CMA標(biāo)志的滅菌檢測(cè)、有害物質(zhì)降解和無(wú)毒實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后再通過(guò)感官鑒別方法判斷產(chǎn)品的品質(zhì)。

劣質(zhì)產(chǎn)品多現(xiàn)于乳白色產(chǎn)品中，此類(lèi)產(chǎn)品靜置5至10分鐘即會(huì)出現(xiàn)沉淀，瓶底堆積大量白色顆粒物。這種沉淀說(shuō)明產(chǎn)品分散工藝不佳，從而造成二氧化鈦團(tuán)聚。這種團(tuán)聚會(huì)直接影響到光觸媒活性，降低產(chǎn)品的光催化能力，進(jìn)而失去污染降解效力。

優(yōu)質(zhì)光觸媒產(chǎn)品無(wú)任何異味，而劣質(zhì)光觸媒則具有強(qiáng)烈的酸腐氣味或較強(qiáng)的堿味。用簡(jiǎn)單的ph試紙就能測(cè)出產(chǎn)品的酸堿性。異味的出現(xiàn)，說(shuō)明產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中添加了大量有機(jī)成分，如磷酸等腐蝕性較強(qiáng)的酸類(lèi)物質(zhì)，噴涂后會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和腐蝕。

世界上能作為光觸媒的材料眾多，包括二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體，其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無(wú)毒，成為世界上最當(dāng)紅的納米光觸媒材料。在早期，也曾經(jīng)較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料，但是由于這兩者的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)在光催化的同時(shí)發(fā)生光溶解，溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性，故發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)很少將它們用作為民用光催化材料，部分工業(yè)光催化領(lǐng)域還在使用。二氧化鈦是一種半導(dǎo)體，分別具有銳鈦礦(Anatase)，金紅石(Rutile)及板鈦礦(Brookite)三種晶體結(jié)構(gòu)，其中只有銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)具有光催化特性。

二氧化鈦是氧化物半導(dǎo)體的一種，是世界上產(chǎn)量非常大的一種基礎(chǔ)化工原料，普通的二氧化鈦一般稱(chēng)為體相半導(dǎo)體以與納米二氧化鈦相區(qū)分。具有Anatase或者Rutile結(jié)構(gòu)的二氧化鈦在具有一定能量的光子激發(fā)下，能使分子軌道中的電子離開(kāi)價(jià)帶(Valence band)躍遷至導(dǎo)帶(conduction band)。從而在材料價(jià)帶形成光生空穴[Hole+]，在導(dǎo)帶形成光生電子[e-],在體相二氧化鈦中由于二氧化鈦顆粒很大，光生電子在到達(dá)導(dǎo)帶開(kāi)始向顆粒表面活動(dòng)的過(guò)程中很容易與光生空穴復(fù)合，從而從宏觀上我們無(wú)法觀察到光子激發(fā)的效果。但是納米的二氧化鈦顆粒由于尺寸很小，所以電子比較容易擴(kuò)散到晶體表面，導(dǎo)致原本不帶電的晶體表面的2個(gè)不同部分出現(xiàn)了極性相反的2個(gè)微區(qū)-光生電子和光生空穴。由于光生電子和光生空穴都有很強(qiáng)的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出一般有機(jī)污染物的分子鏈的強(qiáng)度，所以可以輕易將有機(jī)污染物分解成最原始的狀態(tài)。同時(shí)光生空穴還能與空氣中的水分子形成反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧自由基亦可分解有機(jī)污染物并且殺滅細(xì)菌病毒。這種在一個(gè)區(qū)域內(nèi)2個(gè)微區(qū)截然相反的性質(zhì)并且共同達(dá)到效果的過(guò)程是納米技術(shù)典型的應(yīng)用，一般稱(chēng)之為二元論。該反應(yīng)微區(qū)稱(chēng)之為二元協(xié)同界面。

從上面介紹我們可以看到，二氧化鈦的光催化反應(yīng)過(guò)程，很大程度依靠第一步的光子激發(fā)，所以有足夠激發(fā)二氧化鈦的光子，才能提供足夠的能量，我們也可以知道，光催化反應(yīng)并不是憑空產(chǎn)生的它也是需要消耗能量的，符合能量守恒原則，它消耗的是光子，也就是光能。如果是太陽(yáng)光照射光觸媒就利用太陽(yáng)能，燈光就是利用光能。聯(lián)合國(guó)將納米光觸媒開(kāi)發(fā)列為21世紀(jì)太陽(yáng)能利用計(jì)劃的重要組成部分。

什么樣的光子能激發(fā)二氧化鈦呢，從理論結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，銳鈦二氧化鈦的導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的間隙[我們稱(chēng)之為能隙]是3.2eV 而金紅石二氧化鈦為3.0eV,所以金紅石需要光能大于3.0eV的光子而銳鈦需要大于3.2eV的光子。光子的能量E與波長(zhǎng)λ(Lambda)與之具有反比關(guān)系E = h C / λ，所以可以知道波長(zhǎng)小于380nm的光可以激發(fā)銳鈦型二氧化鈦。雖然銳鈦礦需要略多的能量來(lái)激發(fā)，但是同樣的銳鈦礦的二氧化鈦光觸媒具有更強(qiáng)的氧化能力，所以被更為廣泛的使用。有研究表明接近7nm粒徑時(shí)，銳鈦礦要比金紅石更為穩(wěn)定，這也是很多納米光觸媒采用銳鈦型的原因。

當(dāng)然，隨著科技的進(jìn)步人類(lèi)能夠已經(jīng)突破了380nm的界限，國(guó)內(nèi)外均已研發(fā)出在可見(jiàn)光下也有響應(yīng)的光觸媒產(chǎn)品