{dump($re)}; 光触媒 光催化剂效应-科普知识-疑难问答-净入集团

科普知识 > 疑难问答 > 光触媒 光催化剂效应

    光触媒 光催化剂效应

    发布时间发布时间:2018-10-23 11:12:21阅读数 阅读:[940]次

科技史上震惊世界的光催化剂(Photocatalyst)效应,又称“本多—藤岛效应”,由日本的本多健一和藤岛昭两位学者发现。1967年本多健一教授和他的研究生藤岛昭在做金属的光合作用时发现, 用二氧化钛和白金作电极,放在水里,用光照射,即使不通电,也能够把水分解成氧气和氢气。现任东京大学教授的藤岛昭回忆说,他在观察到这一现象时,激动和兴奋得睡不着觉。植物的光合作用竟能在金属里如此简单地再现出来。利用阳光就可以大量产生清洁的氢能,这是多么有价值的技术!1967年他们联合发表了关于二氧化钛的氧化分解功能的论文,从此光催化剂效应便被称为“本多—藤岛效应”。但当时TiO2的光催化效率低,这项研究成果被搁置起来。90年代中期,现代研究已经了解,TiO2在受到阳光或荧火灯的紫外线照射后,内部电子——空穴对激励,产生具有强氧化分解活性氢氧(羟)基原子团。在光的作用下 可降解几乎所有的附着在氧化钛表面的各种有机物,如氢化物、氮氧化物、硫化物。但当时TiO2光催化剂的研究处于室验室阶段,一直制约了TiO2光催化性的活性增强。有关专家学者希望找到一种类似激光调光学倍频材料,将可见光、红外光变频一直是研究热点,也是多年来不能实用的根本矛盾所在。但随着纳米技术的发展,1999年由于纳米技术得到了突破性进展,TiO2(锐钛矿型)在纳米尺度下禁带宽度得到满足,从而根本解决了TiO2催化剂活性增强的问题。光催化剂终于正式登上了国际研究舞台。以日本,德国为首的世界经济科技强国投入了大量资源对这个领域进行研究。截至到2004年,联合国“未来太阳能利用”计划、美国的“星球大战”计划、日本“创造科学技术推进事业”计划、西欧“尤里卡”计划、以及我国的“纳米科学攀登”计划、“863”计划、“973”计划都将它列入重点研究开发计划。在这门学科上,全球的投入不下近百亿美元,而日本著名的东陶(TOTO)更是斥资2亿美元进行专利布局以期获得日本市场的领导地位。这样一个全世界科学家都为之奋斗的科学领域,发展至今日,终于走出常人可望而不可即的高科技应用领域,在日常应用领域方面也取得多方面的重大技术突破,2001年,光催化技术相关产品正式进入家庭日常生活,并在短短的半年时间,迅速席卷欧美及东南亚发达国家和地区,成为家庭重要消费产品之一,而且奇迹般的以年平均4.6%的速度递增。

 

光触媒 光催化剂(Photocatalyst)效应 本多—藤岛效应

光触媒 光催化剂(Photocatalyst)效应 本多—藤岛效应 是化学史上的一个比较重要的发现,一个可以用于有害空气治理的有效的光触媒产品,在目前的科技水平来说,它需要具备以下几种要素:

一、核心成分是纳米二氧化钛,晶相为锐钛矿相。注意,金红石相和板钛矿相(或说无定型)不是理想的基材,特别是板钛矿相,那是完全不会有用的,原理在于晶格结构的不同,这里不做赘述。

二、平均粒径要达到起码10纳米以内,好的通常在5纳米左右,因为粒径越小,比表面积越大,反应越密集有效。反之则反之。

三、分散技术。因为纳米胶体容易发生团聚,一旦大量团聚,粒径的描述就不在有意义,活性几乎全失。

四、附着能力。光触媒这个东西,作为催化剂,具备众所周知的催化剂的一个特性,那就是几乎无损耗,那么理论上来讲,一次喷涂,终身有效,不过前提是它要还存在在那里,如果不能牢固的附着在家具或者墙壁表面的话,你擦擦桌子它就脱落了的话那是没有用的。

五、它的光敏化技术要到位,一般的光触媒只能在紫外光波长以内发生反应,这也是不行的,因为日光只含有3%的紫外光,而节能灯,因为他们的发光机理我们不难知道,大多数的节能灯都几乎不含有紫外波段的光。那么一个光敏化技术不到位的不能在部分可见光起码400——500纳米波段的光之下反应的光触媒——即使它别的指标再好,对有害气体的防护效果也是无法值回票价的。

  机理

光催化剂一经光照,原料中二氧化钛的电子便会从价电带跃迁至导电带,在光触媒表面形成电子(e-)电洞(h+)对,带负电的电子与氧结合产生负氧离子(O2- ),带正电的电洞与水结合产氢氧自由基(.OH),这两者在化学上都是极不稳定的物质,当有机物质(碳氢化合物)接触到光触媒表面时,便会分别和负氧离子及氢氧自由基结合,重新组合成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。 这一连串的反应,化学上称为「氧化还原反应」

透过氧化还原反应,当将光催化剂应用在生活、工作空间中时,便能有效分解气味分子和细菌、病毒等微生物,达到洁净室内环境、创造清新空气的效果,因此近十年来在日本,光催化剂已被广泛应用于居家环境和医疗院所中,此外经光催化剂加工的各类产品也成为医疗院所的首选。


那么如果喷涂了一个有用的光触媒产品,它有什么效果呢?

1空气净化

产品核心成分锐钛矿相纳米TiO2受光后生成氢氧自由基,与空气中有机物质反应后既生成无毒的无机物, 高效分解甲醛、苯、氨气等,将其转化成 CO2 和H2O, 氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物, 以及各类臭气等, 起到空气净化作用。TiO2在紫外光及500NM波长以下可见光激发条件下就可高效降解有害气体, 对室内主要的气体污染物甲醛、苯系物等的研究结果表明,本产品可有效地降解这些有机物, 净化空气。

2除臭

光催化剂对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有明显的除臭功效。其脱臭能力根据欧美国家实验室测试, 1cm2的光催化剂与高性能纤维活性碳比较, 其脱臭能力为后者的 150 倍,相当于 500 个活性碳冰箱除臭剂,且无二次公害。

3杀菌

光催化剂的超强氧化能力可破坏空气中细菌的细胞膜, 使细菌质流失至死亡, 凝固病毒的蛋白质,抑制病毒的活性, 对浮游于空气中的大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效,且对于引发的气喘、过敏性疾病的罪魁祸首尘螨, 可完全除去。而且在杀菌的同时还能彻底分解由细菌尸体上释放出的有害复合物,这是所有杀菌剂都无法做到的。但TiO2微粒本身对微生物和细胞无毒性,已经被FDA认证,可作为食品添加剂使用。

4 防霉、防污

防止油污、灰尘等产生。霉菌、黄碱及铁锈和涂染面褪色等现象, 同样具有防止其产生的功效。

5 净化

具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能,且表面具有超亲水性,有防雾、易洗、易干的效能。 

6 抗紫外线

由于光催化剂具有极强紫外线吸收能力, 并将这种光能转化为化学能, 因而, 具有抗紫外及防止褪色、老化等功能。

在日本,很多营业用车辆每月都要进行一次消毒工作 ,但是凡使用纳米二氧化钛光催化剂处理后的车辆,在5年内不必再做任何消毒工作。目前日本已有超过两万辆的汽车接受过光催化剂处理。新车出厂前使用光催化剂处理,可以有效除去新车刺鼻的味道及毒性,大大提高驾驶感受和健康保障。日产汽车的cima以及丰田汽车的carolla,其侧视镜就经过了二氧化钦处理,具有特殊的防雾功能 。

简单的说,它有很多效果,而且都是真实的。

 

上海净入环境工程有限公司是一家从事于室内空气净化产品的研发、生产  、销售以及空气质量检测治理的科技环保企业。总公司与上海大学坏境工程系对接,拥有一支由教授组成的科研团队。由上海大学研究院的光催化、环境健康和医学领域的博士生联合发起,用环境科学学术界尖端的技术,研发安全、高效、持久的室 内空气净化产品。                                                          


                                                              

微信图片_20181019103318.png

             室内空气检测治理找净入

      净入除甲醛 咨询电话:4001667585

          净入官网: http://www.jrhj.net/


热门文章

TOP
  
提交成功!
我们将尽快为您安排专人回电,请保持电话畅通。
确定
注意
您已经提交过,我们工作人员很快会联系您!
确定
注意
您当前IP已经到达最大数量!
确定