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光觸媒定義:
  光觸媒是一種納米級二氧化鈦活性材料,它塗布於基材表面,乾燥後形成薄膜,在光綫的作用下,産生強烈催化降解功能:能有效地降解空氣中有毒有害氣體;能有效殺滅多種細菌,抗菌率高達99.99%,並能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理;同時還具備除臭、抗污等功能。
光觸媒作用原理:
  光觸媒在特定波長(388nm)的光照射下,會産生類似植物中葉緑素光合作用的一係列能量轉化過程,把光能轉化為化學能而賦予光觸媒表面很強的氧化能力,可氧化分解各種有機化合物和礦化部分無機物,並具有抗菌的作用。
  在光照射下,光觸媒能吸收相當於帶隙能量以下的光能,使其表面發生激勵而産生電子(e-)和空穴(h+)。這些電子和空穴具有很強的還原和氧化能力,能與水或容存的氧反應,産生氫氧根自由基(·oh)和超級陰氧離子(·o )。如表1所示,這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大於120kcal/mol,具有很強的氧化能力,幾乎能將所有構成有機物分子的化學鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學物質、惡臭物質分解或無害化處理,達到淨化空氣、抗污除臭的作用。
  1:各種化學鍵的氧化能
  化學鍵 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的氧化能力,二氧化鈦通過這種氧化能力破壞了細胞內的輔酶a等輔酶和呼吸作用酶等發揮抗菌作用而使細菌或真菌的繁殖中止;同時當帶正電荷的空穴接觸到帶負電荷的微生物細胞後,依據庫倫引力,相互吸附,並有效地擊穿細胞膜,使細胞蛋白質變性,無法再呼吸、代謝和繁殖,直至細胞死亡,完成滅菌;並能將細菌或真菌釋放出的毒素分解。
  2:各種氧化劑的氧化電位
  氧化劑 氧化電位(伏特) 相對氧化電位(對數值)
  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
光觸媒主要功能和特點
  (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,並具有高效廣譜的消毒性能,能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。
  (2)持續性:在反應過程中,光觸媒本身不會發生變化和損耗,在光的照射下可以持續不斷的淨化污染物,具有時間持久、持續作用的優點。
  (3)安全性:無毒、無害,對人體安全可靠;最終的反應産物為二氧化碳、水和其他無害物質,不會産生二次污染。
  (4)高效性:光觸媒利用取之不盡的太陽能等光能就能將擴散了的環境污染物在低濃度狀態下清除淨化。
光觸媒産品與傳統空氣淨化産品比較
  品名類別 揮發性有機物 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 衹對甲醛有作用 無作用 對甲醛的異味有作用 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
  紫外綫(燈) 無作用 有作用 無作用 無氣味 使用不當可致癌
  氧 負離子 無作用 無作用 可清新氣味 但時間短暫 無氣味 無毒
  臭氧 有一定作用 濃度>0.1ppm 時有作用 無作用 濃度>0.15ppm時有臭味 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 99.99 % 除臭、除異味 能力強 本身無氣味 無毒
光觸媒的作用
  光觸媒作為一種新興的空氣淨化産品,主要有以下功能:
  a.空氣淨化功能:對甲醛、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物起到淨化作用。
  b.殺菌功能:對大腸桿菌、黃色葡萄球菌等具有殺菌功效。在殺菌的同時還能分解由細菌死體上釋放 出的有害復合物。
  c.除臭功能:對香煙臭、厠所臭、垃圾臭、動物臭等具有除臭功效。
  d.防污功能:防止油污、灰塵等産生。對浴室中的黴菌、水銹、便器的黃鹼及鐵銹和塗染面褪色等 現象同樣具有防止其産生的功效。
  e.淨化功能:具有水污染的淨化及水中有機有害物質的淨化功能,且表面具有超親水性,有防霧、易 洗、易幹的效能。
應用領域
  a.生活工作的場所:起居室、辦公室、會議室、計算機房、演講廳、宴會廳、 公寓、汽車等;
  b.保健醫療公共娛樂社區:醫院候診室、病房、生育保健中心、幼兒園、寵物醫院、養老院、賓館、公共衛生間、吸煙室、卡拉ok房、飯店等;
  c.特定場所:學校、飯店、實驗室、食品加工場、傢禽傢畜飼養場等;
  d.立區域及用具:家庭廚房、梳理臺、餐廳、餐具、浴室、浴缸、厠所、馬桶、客廳、窗簾、墻壁、天花板、玩具、傢具、儲水槽、垃圾、書房、吸煙區等生活區。
光觸媒的幾種簡單鑒別方法
  目前市場上光觸媒産品魚竜混雜良莠不齊,在這裏就嚮大傢介紹幾種簡單光觸媒鑒別方法。
  一、顔色
  光觸媒的作用大小是由主要原料 -二氧化鈦的顆粒大小决定的,顆粒越小,光催化效果越好。優質光觸媒原液中的二氧化鈦為納米級,光觸媒外觀呈無色液體、半透明液體或乳白色液體,優質光觸媒由於光觸媒的核心技術即分散技術較好,一般不會有沉澱或衹有少許沉澱,而劣質産品由於材料選用差、分散工藝差等原因,會導致有大量白色沉澱,這種沉澱决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原因造成的, 有些産品為粘稠度很高的漿狀,這種産品一般不是因為納米二氧化鈦含量高所導致,而是其選用的黏合劑(這種産品多數為有機黏合劑,會因為有機黏合劑會被光觸媒逐漸分解的原因而造成産品穩定性能差)以及分散工藝落後所致。
  二、氣味
  質量好的光觸媒為無味的水溶液,如果打開裝光觸媒液包裝的瓶蓋子,有異味 :如酒精味,樹脂味,其它有機物氣味,則均為劣質光觸媒,有嚴重二次污染。
  三、在光照下産品的顔色變化
  假劣光觸媒使用了有機粘合劑,分散劑等有機物加在鈦白粉中製成,它會在陽光的直射下幾小時內會變黑。因為鈦白粉在光照下也能有微弱的光催化反應發生 ,氧化了其溶液中的有機物成分。好的光觸媒液采用的是無機粘合劑,在光照下沒有産品的顔色變化。
  四、測酸鹼度ph值
  在化學試劑商店購買一包 ph值試紙,價格在2元左右;把試紙插入光觸媒中測量ph值。優質的光觸媒産品是中性的,ph值接近7,不會對物體産生腐蝕作用。劣質的光觸媒生産工藝過程中使用了強酸或者強鹼,ph值在6以下或者大於8,腐蝕作用明顯,一段時間後墻面或傢具,織物表面會變色,如果經銷商進了這樣的貨,等着用戶索賠吧。
  五、室內自然光下的氧化能力測試
  好的光觸媒可以在室內可見光下表現出效果,劣質産品衹能被紫外綫激發,衹能在室外使用,室內使用效果極差,在化工商店購買一瓶甲基藍 (一種有機染料),製成100ppm(萬分之一)濃度的溶液,將甲基藍溶液滴入裝光觸媒的玻璃試管,放置在室內,能夠使甲基藍褪色的光觸媒質量好,褪色不明顯的是劣質光觸媒。也可以采用紅墨水的方法,蘸取少許紅墨水在光觸媒溶液中攪動至微紅色(顔色太重可能會導致分解時間過長,不易於短時間內判斷),放置在太陽光下,優質光觸媒幾個小時就會有明顯的分解效果,而假劣光觸媒即使放上幾天也不會有什麽變化。這種方法的判定首先應判斷光觸媒的ph值的基礎上。
  六、客觀科學地判斷産品說明
  光觸媒是通過吸收光的能量後表現催化劑作用的,無光狀態光觸媒沒有能量來源,自然沒有效果。那些宣稱無光狀態也具有消除甲醛作用的光觸媒,無非是因為本身産品質量不過關加入了甲醛清除劑來應付治理後的檢測,這是對消費者極不負責任的。甲醛清除劑,裝修除味劑等有很快的除味效果,但是它的作用衹有幾天時間。隨着甲醛從板材,粘合劑中不斷遊離出來,治理後的房間不久又會超標,並産生的二次污染。這些假冒偽劣産品的生産廠還編造出許多諸如冷觸媒,自然觸媒等新名詞來欺騙經銷商和消費者,這樣的産品我們當然不能用。試想光觸媒真正的技術發展過程不過短短幾年,日本、韓國等光觸媒技術發達國傢尚且沒有研製出所謂的無光可以起作用的光觸媒(冷觸媒,自然觸媒),而中國又怎麽能到處都出現這樣的産品哪?所以消費者應該學會科學客觀的去進行判斷。
光觸媒定義:
  光觸媒是一種分子級的金屬氧化物材料(二氧化鈦比較常用),它塗布於基材表面,在光綫的作用下,産生強烈催化降解功能:能有效地降解空氣中有毒有害氣體;能有效殺滅多種細菌,並能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理;同時還具備除臭、抗污等功能。
  光觸媒作用原理:
  合肥翔正化學科技的研發機構通過多年開發研究出一種具有混晶結構納米二氧化鈦光觸媒xz-gt01,具有良好的光催化性能 。合肥翔正化學科技的研發部提出該光觸媒能利用光源特定波長的能量産生光催化效應,使附着在物質表面的氧氣和水分子激發生成具有超活性的OH和O2自由離子基。這些具有強氧化性的自由基幾乎可以分解所有對人體或環境有害的有機物質和部分無機物質,最終可將有機物、細菌等分解為二氧化碳和水。因此納米二氧化鈦光觸媒xz-g01可以起到除臭、抗菌消毒、淨化空氣和自清潔的作用。
  1. xz-gt01光觸媒中納米氧化鈦晶相測定
  用FT-IR、XRD、紫外-可見光吸收光譜、TEM等多種手段對混晶型納米二氧化鈦光觸媒進行測試和表徵。該納米氧化鈦光觸媒同時具有金紅石相和銳鈦礦相。
  2. xz-gt01光觸媒甲醛降解率的測定
  自從1972年東京大學的本多見一教授和當時為博士生的騰島昭教授偶然發現了用光照射二氧化鈦電極可將水分解成為氫氣和氧氣這一被稱為“本多-騰島效應”的現象以來,納米二氧化鈦的光催化特性已被許多研究及應用所證實,將10g納米氧化鈦光觸媒均勻塗刷在4塊500mm×500mm的玻璃板上,自然晾幹後置於內倉為600mm×600mm×600mm環境氣候箱內。調節環境氣候箱內的溫度,使其保持在(23±2)℃,調節艙內的濕度,使其保持在(50±5)%,其光源為40W日光燈。通過進樣口註入定量甲醛至環境氣候箱內的氣化儀,然後每隔1h抽取環境氣候箱中的氣體,檢測其中甲醛的含量,本方法主要參考GB/T15516—1995《空氣質量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法》。甲醛氣體經水吸收後,在pH=6的乙酸-乙酸銨緩衝溶液中,與乙酰丙酮作用,在沸水浴條件下,迅速生成穩定的黃色化合物,在波長413nm處測定其吸光光度值,再由繪製的標準麯綫計算相應的甲醛濃度值。對照樣為未塗刷溶膠的玻璃板,計算甲醛的被降解率;結果表明,在可見光下甲醛消解率在8h內就達到93%。
  3. xz-gt01光觸媒抗菌率的測定(實驗菌采用金黃色葡萄球菌和大腸桿菌)
  參照中華人民共和國衛生部2002年《消毒技術規範》,即在5cm×5cm的玻璃片上塗布0.15mL的納米二氧化鈦溶膠待其自然乾燥後取0.1mL菌液塗布其上,作用24h後洗菌進行菌落計數培養。對照組樣本為未加納米二氧化鈦溶膠的菌懸液,試驗組和對照組樣本稀釋後采用傾註法活菌培養計數並計算殺滅率,實驗菌采用金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,結果表明,在可見光下,殺菌率達到99%。
  4.xz-gt01光觸媒應用範圍
  木製傢具、白色傢電、建築墻體、玻璃等表面,不需經過高溫處理,即可具有良好的光催化性能。
光觸媒的幾種簡單鑒別方法
  目前市場上光觸媒産品魚竜混雜良莠不齊,在這裏就嚮大傢介紹幾種簡單光觸媒鑒別方法。
  鑒別光觸媒應該首先鑒別光觸媒真偽,其次鑒別光觸媒優劣。
  優質光觸媒應為:通過特殊的製備方法完成納米級 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、無黏結劑、不含重金屬、濃度適中、黏度適中、附着力好、 褪色性能好、 分散均勻、狀態穩定、 無分層、 無味、噴塗後無色、中性,適合各類表面。
  光觸媒真偽鑒別
  1 、看顔色。由於製備方法不同和用途不同,光觸媒呈現不同顔色,常見的顔色有 乳白色、淡黃色、淡藍色 或無色液體、半透明液體。 如果顔色暗黑,則為偽劣的光觸媒産品。
  2 、光散性。 當可見光透過溶膠時會産生明顯的散射作用,即丁達爾現象。 膠體有丁達爾現象,而溶液沒有,所以可以用丁達爾現象來區分膠體和溶液。不論何種顔色的光觸媒溶液都應該有 丁達爾現象。若沒有丁達爾現象, 則為偽劣的光觸媒産品。
  3 、穩定性。 光觸媒分散技術較好,一般不會分層、沉澱,但是若納米粒徑小、沒有分散劑,那麽長時間靜置可能有少許凝聚現象,使用時搖動幾下即可,不影響使用性能。若 容易發生沉澱而且沉澱較多, 則為偽劣的光觸媒産品。 偽劣産品由於材料選用差、分散工藝差等原因導致大量沉澱,這種沉澱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原因造成的。 一種原因是用普通鈦白粉假冒納米級二氧化鈦,顆粒大了上千倍;另一種原因是生産工藝不過關,納米二氧化鈦呈團聚狀態,遠遠大於 100 納米的國傢納米技術標準。
  4 、看 氣泡。用力搖動光觸媒後産生少量清澈的水泡,並很快消失;若搖動後有肥皂泡狀的氣泡産生,並很長時間才能消失,則為 偽劣的光觸媒産品。
  5 、看褪色功能。將 甲基藍稀釋後滴在已噴塗光觸媒的瓷片上,光照後,藍色很快消失。若不能褪色或褪色不明顯, 則為 偽劣的光觸媒産品。
  6 、看起效時間。光觸媒通過表面作用分解有機物,所以需要一段時間纔有比較明顯的治理效果,優質光觸媒一般需要 7-15 天分解有機物。
  7 、看光照條件。 光觸媒是通過吸收光的能量後表現催化劑作用的,無光狀態光觸媒沒有能量來源,所以沒有效果。 據資料顯示,目前達到 550nm 的産品能進行批量生産的還很少。
  8 、看 企業標準備案。標準是規範企業進行産品生産的基本文件,企業生産産品至少應該有在市級質量技術監督局備案的企業標準。
  光觸媒優劣鑒別
  1 、是否分層?用離心機旋轉 10 分鐘,若出現分層的光觸媒一定含有分散劑,未出現分層的光觸媒不含分散劑。優質 光觸媒 不含分散劑。
  2 、是否有殘留物?盛少量光觸媒到坩堝,用酒精燈進行充分加熱,若殘留物呈黑色灰燼狀,則含黏結劑;否則無黏結劑。優質 光觸媒 不含黏結劑。
  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、或其它有機物氣味,則為劣質光觸媒。 優質 光觸媒為無味的水溶液。
  4 、是否呈現中性? 測酸鹼度 PH 值。若光觸媒 PH 值在 5 以下或者大於 9 ,腐蝕作用明顯,可能使墻面或傢具、織物表面變色。優質的光觸媒産品是中性的, PH 值接近 7 ,一般 6-9 之內也可以,不會對物體産生腐蝕作用。
  5 、是否會變色? 劣質 光觸媒 在陽光的直射下幾小時內變黑,這是因為二氧化鈦在光照下會發生光催化反應,氧化了其溶液中的有機物成分。 優質 光觸媒在光照下不會變色。
  6 、是否有粘性? 劣質 光觸媒狀態如糊狀、較稠、有一定粘性。 優質 光觸媒狀態如水,基本沒有粘性。
  7 、是否有檢測? 選擇光觸媒産品之前必須要求光觸媒生産廠傢出具權威檢測機構的三份檢測報告,即滅菌效果檢測報告、有害物質降解效果檢測報告和産品無毒試驗報告,而且,三份報告均必須印有 CMA 標志(國傢計量認證單位標志)。
  在這三份報告中,尤以無毒試驗報告最為重要。如果消費者在選擇光觸媒産品時,生産商不能提供無毒試驗報告,就說明其光觸媒産品在加工過程中添加了其他有害物質,産品的無毒特性已經被破壞,劣質光觸媒的使用存在環境和健康隱患。
  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到 3% 以上,但是有添加劑的光觸媒表面會被添加劑部分覆蓋,影響光催化性。若無添加劑,光觸媒濃度達到 1% 時,性能已經非常優異。優質 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,顆粒越小,光催化效果越好。除實驗室外, 目前國際上在規模化生産中能達到 10 納米以下的還很少。
  10、附着鑒定。優質光觸媒具有良好的附着力,噴塗涼幹後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綫,並産生光催化作用的。噴塗後能否形成薄膜,直接影響到降解效果,而膜層是否牢固又影響到産品能否持久地發揮效力。一類劣質光觸媒噴塗後無法形成膜層,乾燥後迅速粉化。而另一類光觸媒噴塗後雖然可以成膜,但用濕布擦拭後立刻消失。這兩類産品均無法正常發揮光觸媒降解污染和滅菌作用。消費者在選擇購買前可用手指沾少量光觸媒在深色桌面均勻塗抹,待涼幹後觀察其成膜狀態,並用濕布擦拭觀察其附着力。如果産品粉化或者無法附着,即可斷定産品質量不佳。
  附: 丁達爾現象
  在光的傳播過程中,光綫照射到粒子時,如果粒子大於入射光波長很多倍,則發生光的反射;如果粒子小於入射光波長,則發生光的散射,這時觀察到的是光波環繞微粒而嚮其四周放射的光,稱為散射光或乳光。丁達爾效應就是光的散射現象或稱乳光現象。由於溶膠粒子大小一般不超過 100 nm ,小於可見光波長( 400 nm ~ 700 nm ),因此,當可見光透過溶膠時會産生明顯的散射作用。而對於真溶液,雖然分子或離子更小,但因散射光的強度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱,因此,真溶液對光的散射作用很微弱。此外,散射光的強度還隨分散體係中粒子濃度增大而增強。所以說,膠體能有丁達爾現象,而溶液沒有,可以采用丁達爾現象來區分膠體和溶液。
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