什么是納米光觸媒？

【專家解說】：光觸媒，是一個外來詞，起源于日本，由于日本文字寫成“光觸媒”，所以中國人就直接把她命名為“光觸媒”。其實日文“光觸媒”翻譯成中文應該叫“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生催化效能的一種物質，其主要成分是納米二氧化鈦。 納米二氧化鈦是一種半導體，按晶型分類有：銳鈦礦（Anatase）、金紅石（Rutile）及板鈦礦（Brookite）三種結晶結構，其中銳鈦礦結構具有光催化（光觸媒）特性。是一種具有極強氧化能力的半導體活性材料，是新一代嶄新納米科技的結晶，以納米級的二氧化鈦（TiO2）為主要成份的光催化劑（光觸媒）。它具有極強的抗菌、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空氣污染，效果顯著而且對人體絕對安全。被譽為本世紀治理室內環(huán)境污染最理想材料。同時也是工業(yè)上生產抗菌、防霉、自潔等功能產品的原料。 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的半導體材料。同時，表中列出了它們的價帶(VB) 、導帶(CB) 、帶隙能以及躍遷所需入射光最大波長。 表1 　水溶液pH = 1 時,若干半導體光催化劑的能位數(shù)據表 Table 1 　Band position of some semiconductor photo catalyst in aqueous solution at pH = 1 半導體 價帶(V) 導帶(V) 能隙(eV) 最大吸收波長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Plank 方程:λ= hc/ E (1)其中，λ為入射光波長，h 為Plank 常數(shù)，即6. 63 ×10 - 34J •S；c為光波速度；E為能隙。電子要從價帶躍遷到導帶,則輻射光波波長必須等于或小于式(1) 所計算的波長。從表1 可以看出：TiO2 的價帶和導帶分別為+ 3. 1V 和- 0. 1V ，能隙為3. 2eV。代入式(1) 中得到λ為388nm。這個值接近紫外光波長(387nm) 。因此,在紫外光的照射下, TiO2 外層電子可發(fā)生電子躍遷,即從價帶躍遷到導帶,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用〔2〕。其他的半導體材料(如:CdS) 吸收光譜能力較強。但是,由于這些材料容易與其他物質反應而不利于回收再利用。因此,目前納米TiO2 是人們公認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,涂料等日常生活領域。銳鈦礦和金紅石的能隙分別為3. 2eV 和3. 0eV ,且前者沒有后者穩(wěn)定,當溫度高于600 ℃時,銳鈦礦會轉化為金紅石。