納米光觸媒是什么

【專家解說(shuō)】：光觸媒，是一個(gè)外來(lái)詞，起源于日本，由于日本文字寫成“光觸媒”，所以中國(guó)人就直接把她命名為“光觸媒”。其實(shí)日文“光觸媒”翻譯成中文應(yīng)該叫“光催化劑”翻譯成英文叫“photo catalyst”。顧名思義其為接受光的能量后能產(chǎn)生催化效能的一種物質(zhì)，其主要成分是納米二氧化鈦。 納米二氧化鈦是一種半導(dǎo)體，按晶型分類有：銳鈦礦（Anatase）、金紅石（Rutile）及板鈦礦（Brookite）三種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中銳鈦礦結(jié)構(gòu)具有光催化（光觸媒）特性。是一種具有極強(qiáng)氧化能力的半導(dǎo)體活性材料，是新一代嶄新納米科技的結(jié)晶，以納米級(jí)的二氧化鈦（TiO2）為主要成份的光催化劑（光觸媒）。它具有極強(qiáng)的抗菌、除臭、自潔、防霉、防銹、防老化、分解毒氣、城市降溫等功能，能從根本上解決室內(nèi)空氣污染，效果顯著而且對(duì)人體絕對(duì)安全。被譽(yù)為本世紀(jì)治理室內(nèi)環(huán)境污染最理想材料。同時(shí)也是工業(yè)上生產(chǎn)抗菌、防霉、自潔等功能產(chǎn)品的原料。 光催化劑的選擇 研究發(fā)現(xiàn)：一些金屬氧化物或硫化物半導(dǎo)體可被用做光催化材料〔1〕，表1 列出了一些已被用于光催化反應(yīng)的半導(dǎo)體材料。同時(shí)，表中列出了它們的價(jià)帶(VB) 、導(dǎo)帶(CB) 、帶隙能以及躍遷所需入射光最大波長(zhǎng)。 表1 　水溶液pH = 1 時(shí),若干半導(dǎo)體光催化劑的能位數(shù)據(jù)表 Table 1 　Band position of some semiconductor photo catalyst in aqueous solution at pH = 1 半導(dǎo)體 價(jià)帶(V) 導(dǎo)帶(V) 能隙(eV) 最大吸收波長(zhǎng)nm TiO2 + 3. 1 - 0. 1 3. 2 387 SnO2 + 4. 1 + 0. 3 3. 9 318 ZnO2 + 3. 0 - 0. 2 3. 2 387 ZnS + 1. 4 - 2. 3 3. 7 335 CdS + 2. 1 - 0. 4 2. 5 496 CdSe + 1. 6 - 0. 1 1. 7 729 GaAs + 1. 0 - 0. 4 1. 4 886 根據(jù)Plank 方程:λ= hc/ E (1)其中，λ為入射光波長(zhǎng)，h 為Plank 常數(shù)，即6. 63 ×10 - 34J ?S；c為光波速度；E為能隙。電子要從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,則輻射光波波長(zhǎng)必須等于或小于式(1) 所計(jì)算的波長(zhǎng)。從表1 可以看出：TiO2 的價(jià)帶和導(dǎo)帶分別為+ 3. 1V 和- 0. 1V ，能隙為3. 2eV。代入式(1) 中得到λ為388nm。這個(gè)值接近紫外光波長(zhǎng)(387nm) 。因此,在紫外光的照射下, TiO2 外層電子可發(fā)生電子躍遷,即從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,此外, TiO2 還具有很好的耐腐蝕,耐老化性能,而且原料易得。雖然ZnO 的能隙也是3.2eV ,但它容易被酸所腐蝕從而限制了其應(yīng)用〔2〕。其他的半導(dǎo)體材料(如:CdS) 吸收光譜能力較強(qiáng)。但是,由于這些材料容易與其他物質(zhì)反應(yīng)而不利于回收再利用。因此,目前納米TiO2 是人們公認(rèn)的最好的光催化劑材料。納米TiO2具有板鈦礦、銳鈦礦和金紅石三種晶型。其中,銳鈦礦和金紅石已被廣泛用于日用陶瓷,涂料等日常生活領(lǐng)域。銳鈦礦和金紅石的能隙分別為3. 2eV 和3. 0eV ,且前者沒(méi)有后者穩(wěn)定,當(dāng)溫度高于600 ℃時(shí),銳鈦礦會(huì)轉(zhuǎn)化為金紅石。