光触媒是什么?

1967年,日本东京大学研究生藤岛昭和和他的导师本多建一在实验中偶然发现了光触媒,随后这一成果被称为“本多•藤岛效应”而闻名于世。光触媒从发现至今刚好50年。那么光触媒到底是什么呢?

光触媒也叫光催化剂,学术上定义为以纳米二氧化钛为代表,在光的照射下自身不起变化,却可以促进化学反应,具有催化功能的半导体材料的总称。具体过程为,纳米光触媒在光照射下,价带电子被激发到导带,形成了电子和空穴;随后,电子和空穴转移到光触媒表面,并与吸附于其表面的O2和H2O作用,产生负氧离子(•O2-)和羟基自由基(•OH)。羟基自由基因具有极高的氧化电位(2.80 eV),其氧化能力很强,能破坏有机物中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键,能将有机物分解为二氧化碳与水;此外,其还能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,使细菌流失致死亡,同时还能把细胞尸体释放出的有害复合物分解成无害的水和二氧化碳。因而光触媒具有以下几大功能:

1、空气净化功能:甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物起到净化作用。

2、杀菌功能:对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。在杀菌的同时还能分解由细菌尸体上释放出的有害复合物。

3、除臭功能:对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。

4、防污功能:防止油污、灰尘等产生。对浴室中的霉菌、水锈、便器的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、净化功能: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。

空气净化方面,相对于活性炭吸附、甲醛清除剂等传统治理方法,光触媒具有以下优势:

1、安全性:光触媒的生产原材料常用于食品添加剂、化妆品中,使用非常安全,对人体无害,可用于食品防腐处理。

2、持续性:永久性使用,光触媒提供了反应的场所,具有催化作用,自身并不消耗,作用效果持久,其消毒、杀菌、清除有害有机物质具有可持续性。

3、清洁性:利用光能,无毒无害,节约能源。不消耗能源(煤、石油等),没有二次污染,利用自然光净化环境,改善生存空间。

4、彻底性:光触媒利用取之不尽的太阳能等光能就能将扩散了的环境污染物在低浓度状态下清除净化。

虽然日本的光触媒技术已发展成熟,但国内仍有少量光触媒生产企业(如:上海友兰)的光触媒技术已经达到并超过世界领先水平。

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