請(qǐng)教關(guān)于光觸媒的問題

【專家解說】：光觸媒是一種分子級(jí)的金屬氧化物材料(二氧化鈦比較常用)，它涂布于基材表面，在光線的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能:能有效地降解空氣中有毒有害氣體;能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理;同時(shí)還具備除臭、抗污等功能。 [編輯本段]光觸媒作用原理: 光觸媒的分類:可見光型光觸媒 紫外線型光觸媒 光觸媒在特定波段光線的照射下，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng)，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而賦予光觸媒表面很強(qiáng)的氧化能力，可氧化分解各種有機(jī)化合物和礦化部分無機(jī)物，并具有抗菌的作用。 在光照射下，光觸媒能吸收相當(dāng)于帶隙能量以下的光能，使其電子獲取一定的能量,脫離原子核及電子軌道的束縛成為自由電子,而原來電子占具的軌道由于電子脫離產(chǎn)生空穴,這樣光觸媒表面產(chǎn)生很多電子(e-)和空穴(h+)對(duì)。這些電子和空穴能與水或容存的氧反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根自由基(·OH)和超級(jí)陰氧離子(·O )。如表1所示，這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很強(qiáng)的氧化能力，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學(xué)物質(zhì)、惡臭物質(zhì)分解或無害化處理，達(dá)到凈化空氣、抗污除臭的作用。 表1:各種化學(xué)鍵的氧化能 化學(xué)鍵 正孔和氫氧根自由基 碳-碳鍵 碳-氫鍵 碳-氮鍵 碳-氧鍵 氧-氫鍵 氮-氫鍵 氧化能(kcal/mol) >120 83 99 73 84 111 93 此外，如表2所示，氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強(qiáng)的氧化能力，二氧化鈦通過這種氧化能力破壞了細(xì)胞內(nèi)的輔酶A等輔酶和呼吸作用酶等發(fā)揮抗菌作用而使細(xì)菌或真菌的繁殖中止;同時(shí)當(dāng)帶正電荷的空穴接觸到帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞后，依據(jù)庫倫引力，相互吸附，并有效地?fù)舸┘?xì)胞膜，使細(xì)胞蛋白質(zhì)變性，無法再呼吸、代謝和繁殖，直至細(xì)胞死亡，完成滅菌;并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解。 表2:各種氧化劑的氧化電位 氧化劑 氧化電位(伏特) 相對(duì)氧化電位(對(duì)數(shù)值) 氫氧根自由基 2.80 2.05 氧原子 2.42 1.78 臭氧 2.07 1.52 雙氧水 1.77 1.30 雙氧自由基 1.70 1.25 次氯酸 1.49 1.10 氯氣 1.36 1.00 [編輯本段]光觸媒主要功能和特點(diǎn) (1)全面性:光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣譜的消毒性能，能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。 (2)持續(xù)性:在反應(yīng)過程中，光觸媒本身不會(huì)發(fā)生變化和損耗，在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有時(shí)間持久、持續(xù)作用的優(yōu)點(diǎn)。 (3)安全性:無毒、無害，對(duì)人體安全可靠;最終的反應(yīng)產(chǎn)物為二氧化碳、水和其他無害物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。 (4)高效性:光觸媒利用取之不盡的太陽能等光能就能將擴(kuò)散了的環(huán)境污染物在低濃度狀態(tài)下清除凈化。 [編輯本段]光觸媒產(chǎn)品與傳統(tǒng)空氣凈化產(chǎn)品比較 品名類別 揮發(fā)性有機(jī)物 微生物 異 味 本身味道 本身毒性 活 性 炭 有一定作用 無作用 有一定作用 無氣味 無 空氣清新劑 無作用 無作用 有掩蓋氣味作用 有各種人造氣味 有低毒性 甲醛捕捉劑 只對(duì)甲醛有作用 無作用 對(duì)甲醛的異味有作用 有異味 有低毒性 殺 菌 劑 無作用 有作用 無作用 有異味 毒性較大 紫外線(燈) 無作用 有作用 無作用 無氣味 使用不當(dāng) 可致癌 氧 負(fù)離子 無作用 無作用 可清新氣味 但時(shí)間短暫 無氣味 無毒 臭 氧 有一定作用 濃度>0.1ppm 時(shí)有作用 無作用 濃度>0.15ppm時(shí)有臭味 長期使用可致 植物吸附 作用很小 無作用 有一定作用 氣味宜人 無毒 光觸媒(TiO2) 分解清除 殺菌率高達(dá) 99.99 % 除臭、除異味 能力強(qiáng) 本身無氣味 無毒 [編輯本段]光觸媒的作用 光觸媒作為一種新興的空氣凈化產(chǎn)品，主要有以下功能: A.空氣凈化功能:對(duì)甲醛、苯、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影響從類身體健康的有害有機(jī)物起到凈化作用。 B.殺菌功能:對(duì)大腸桿菌、黃色葡萄球菌等具有殺菌功效。在殺菌的同時(shí)還能分解由細(xì)菌死體上釋放 出的有害復(fù)合物。 C.除臭功能:對(duì)香煙臭、廁所臭、垃圾臭、動(dòng)物臭等具有除臭功效。 D.防污功能:防止油污、灰塵等產(chǎn)生。對(duì)浴室中的霉菌、水銹、便器的黃堿及鐵銹和涂染面褪色等 現(xiàn)象同樣具有防止其產(chǎn)生的功效。 E.凈化功能:具有水污染的凈化及水中有機(jī)有害物質(zhì)的凈化功能，且表面具有超親水性，有防霧、易 洗、易干的效能。 [編輯本段]應(yīng)用領(lǐng)域 A.生活工作的場所:起居室、辦公室、會(huì)議室、計(jì)算機(jī)房、演講廳、宴會(huì)廳、 公寓、汽車等; B.保健醫(yī)療公共娛樂社區(qū):醫(yī)院候診室、病房、生育保健中心、幼兒園、寵物醫(yī)院、養(yǎng)老院、賓館、公共衛(wèi)生間、吸煙室、卡拉OK房、飯店等; C.特定場所:學(xué)校、飯店、實(shí)驗(yàn)室、食品加工場、家禽家畜飼養(yǎng)場等; D.立區(qū)域及用具:家庭廚房、梳理臺(tái)、餐廳、餐具、浴室、浴缸、廁所、馬桶、客廳、窗簾、墻壁、天花板、玩具、家具、儲(chǔ)水槽、垃圾、書房、吸煙區(qū)等生活區(qū)。 [編輯本段]光觸媒的幾種簡單鑒別方法 目前市場上光觸媒產(chǎn)品魚龍混雜良莠不齊，在這里就向大家介紹幾種簡單光觸媒鑒別方法。 鑒別光觸媒應(yīng)該首先鑒別光觸媒真?zhèn)?，其次鑒別光觸媒優(yōu)劣。 優(yōu)質(zhì)光觸媒應(yīng)為:通過特殊的制備方法完成納米級(jí) 二氧化鈦 在水中的分散, 膠體、 粒徑小( 15 納米以下)、顆粒均勻、無分散劑、無黏結(jié)劑、不含重金屬、濃度適中、黏度適中、附著力好、 褪色性能好、 分散均勻、狀態(tài)穩(wěn)定、 無分層、 無味、噴涂后無色、中性，適合各類表面。 光觸媒真?zhèn)舞b別 1 、看顏色。由于制備方法不同和用途不同，光觸媒呈現(xiàn)不同顏色，常見的顏色有 乳白色、淡黃色、淡藍(lán)色 或無色液體、半透明液體。 如果顏色暗黑，則為偽劣的光觸媒產(chǎn)品。 2 、光散性。 當(dāng)可見光透過溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的散射作用，即丁達(dá)爾現(xiàn)象。 膠體有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液沒有，所以可以用丁達(dá)爾現(xiàn)象來區(qū)分膠體和溶液。不論何種顏色的光觸媒溶液都應(yīng)該有 丁達(dá)爾現(xiàn)象。若沒有丁達(dá)爾現(xiàn)象， 則為偽劣的光觸媒產(chǎn)品。 3 、穩(wěn)定性。 光觸媒分散技術(shù)較好，一般不會(huì)分層、沉淀，但是若納米粒徑小、沒有分散劑，那么長時(shí)間靜置可能有少許凝聚現(xiàn)象，使用時(shí)搖動(dòng)幾下即可，不影響使用性能。若 容易發(fā)生沉淀而且沉淀較多， 則為偽劣的光觸媒產(chǎn)品。 偽劣產(chǎn)品由于材料選用差、分散工藝差等原因?qū)е麓罅砍恋?，這種沉淀不是所謂的納米二氧化鈦含量高所致，而完全是材料及技術(shù)原因造成的。 一種原因是用普通鈦白粉假冒納米級(jí)二氧化鈦，顆粒大了上千倍;另一種原因是生產(chǎn)工藝不過關(guān)，納米二氧化鈦呈團(tuán)聚狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 100 納米的國家納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 4 、看 氣泡。用力搖動(dòng)光觸媒后產(chǎn)生少量清澈的水泡，并很快消失;若搖動(dòng)后有肥皂泡狀的氣泡產(chǎn)生，并很長時(shí)間才能消失，則為 偽劣的光觸媒產(chǎn)品。 5 、看褪色功能。將 甲基藍(lán)稀釋后滴在已噴涂光觸媒的瓷片上，光照后，藍(lán)色很快消失。若不能褪色或褪色不明顯， 則為 偽劣的光觸媒產(chǎn)品。 6 、看起效時(shí)間。光觸媒通過表面作用分解有機(jī)物，所以需要一段時(shí)間才有比較明顯的治理效果，優(yōu)質(zhì)光觸媒一般需要 7-15 天分解有機(jī)物。 7 、看光照條件。 光觸媒是通過吸收光的能量后表現(xiàn)催化劑作用的，無光狀態(tài)光觸媒?jīng)]有能量來源，所以沒有效果。 據(jù)資料顯示，目前達(dá)到 550nm 的產(chǎn)品能進(jìn)行批量生產(chǎn)的還很少。 8 、看 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)備案。標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的基本文件，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品至少應(yīng)該有在市級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局備案的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 光觸媒優(yōu)劣鑒別 1 、是否分層?用離心機(jī)旋轉(zhuǎn) 10 分鐘，若出現(xiàn)分層的光觸媒一定含有分散劑，未出現(xiàn)分層的光觸媒不含分散劑。優(yōu)質(zhì) 光觸媒 不含分散劑。 2 、是否有殘留物?盛少量光觸媒到坩堝，用酒精燈進(jìn)行充分加熱，若殘留物呈黑色灰燼狀，則含黏結(jié)劑;否則無黏結(jié)劑。優(yōu)質(zhì) 光觸媒 不含黏結(jié)劑。 3 、是否有氣味? 如果打開光觸媒包裝的瓶蓋，有酒精味、樹脂味、或其它有機(jī)物氣味，則為劣質(zhì)光觸媒。 優(yōu)質(zhì) 光觸媒為無味的水溶液。 4 、是否呈現(xiàn)中性? 測酸堿度 PH 值。若光觸媒 PH 值在 5 以下或者大于 9 ，腐蝕作用明顯，可能使墻面或家具、織物表面變色。優(yōu)質(zhì)的光觸媒產(chǎn)品是中性的， PH 值接近 7 ，一般 6-9 之內(nèi)也可以，不會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生腐蝕作用。 5 、是否會(huì)變色? 劣質(zhì) 光觸媒 在陽光的直射下幾小時(shí)內(nèi)變黑，這是因?yàn)槎趸佋诠庹障聲?huì)發(fā)生光催化反應(yīng)，氧化了其溶液中的有機(jī)物成分。 優(yōu)質(zhì) 光觸媒在光照下不會(huì)變色。 6 、是否有粘性? 劣質(zhì) 光觸媒狀態(tài)如糊狀、較稠、有一定粘性。 優(yōu)質(zhì) 光觸媒狀態(tài)如水，基本沒有粘性。 7 、是否有檢測? 選擇光觸媒產(chǎn)品之前必須要求光觸媒生產(chǎn)廠家出具權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)的三份檢測報(bào)告，即滅菌效果檢測報(bào)告、有害物質(zhì)降解效果檢測報(bào)告和產(chǎn)品無毒試驗(yàn)報(bào)告，而且，三份報(bào)告均必須印有 CMA 標(biāo)志(國家計(jì)量認(rèn)證單位標(biāo)志)。 在這三份報(bào)告中，尤以無毒試驗(yàn)報(bào)告最為重要。如果消費(fèi)者在選擇光觸媒產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)商不能提供無毒試驗(yàn)報(bào)告，就說明其光觸媒產(chǎn)品在加工過程中添加了其他有害物質(zhì)，產(chǎn)品的無毒特性已經(jīng)被破壞，劣質(zhì)光觸媒的使用存在環(huán)境和健康隱患。 8 、濃度鑒定。常用的光觸媒濃度為 0.5-0.8% ，有添加劑的光觸媒可以達(dá)到 3% 以上，但是有添加劑的光觸媒表面會(huì)被添加劑部分覆蓋，影響光催化性。若無添加劑，光觸媒濃度達(dá)到 1% 時(shí)，性能已經(jīng)非常優(yōu)異。優(yōu)質(zhì) 光觸媒 不含添加劑。 9 、 粒徑鑒定。光觸媒的性能與 二氧化鈦的顆粒大小有關(guān)，顆粒越小，光催化效果越好。除實(shí)驗(yàn)室外， 目前國際上在規(guī)?；a(chǎn)中能達(dá)到 10 納米以下的還很少。 10、附著鑒定。優(yōu)質(zhì)光觸媒具有良好的附著力，噴涂涼干后即可形成一層牢固的薄膜。二氧化鈦正是通過這一膜層吸收陽光中的紫外線，并產(chǎn)生光催化作用的。噴涂后能否形成薄膜，直接影響到降解效果，而膜層是否牢固又影響到產(chǎn)品能否持久地發(fā)揮效力。一類劣質(zhì)光觸媒噴涂后無法形成膜層，干燥后迅速粉化。而另一類光觸媒噴涂后雖然可以成膜，但用濕布擦拭后立刻消失。這兩類產(chǎn)品均無法正常發(fā)揮光觸媒降解污染和滅菌作用。消費(fèi)者在選擇購買前可用手指沾少量光觸媒在深色桌面均勻涂抹，待涼干后觀察其成膜狀態(tài)，并用濕布擦拭觀察其附著力。如果產(chǎn)品粉化或者無法附著，即可斷定產(chǎn)品質(zhì)量不佳。 附: 丁達(dá)爾現(xiàn)象 在光的傳播過程中，光線照射到粒子時(shí)，如果粒子大于入射光波長很多倍，則發(fā)生光的反射;如果粒子小于入射光波長，則發(fā)生光的散射，這時(shí)觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光，稱為散射光或乳光。丁達(dá)爾效應(yīng)就是光的散射現(xiàn)象或稱乳光現(xiàn)象。由于溶膠粒子大小一般不超過 100 nm ，小于可見光波長( 400 nm ~ 700 nm )，因此，當(dāng)可見光透過溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的散射作用。而對(duì)于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強(qiáng)度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對(duì)光的散射作用很微弱。此外，散射光的強(qiáng)度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強(qiáng)。所以說，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液沒有，可以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來區(qū)分膠體和溶液。