光催化劑除了甲醛法之外，還有許多人認(rèn)為很奇妙的方法，在中國已經(jīng)有很多年了，但是大多數(shù)人都不知道光催化劑的原理?？纯次沂占年P(guān)于光催化劑的原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的分析，如果你認(rèn)為有補(bǔ)充的話，你可以留言。

1.光催化劑的核心成分和工作原理是什么？

實(shí)驗(yàn)室小王介紹了光催化劑的原理。光觸媒效應(yīng)，也被稱為“本多-藤島效應(yīng)”，是由兩位日本學(xué)者本多賢一和藤島昭發(fā)現(xiàn)的。17年后，本多健一教授和他的研究生藤島昭發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二氧化鈦和鉑被用作電極時(shí)，它們被放入水中，用光照射，即使沒有電，水也可以分解成氧和氫。在17年里，他們共同發(fā)表了一篇關(guān)于二氧化鈦氧化分解功能的論文。從此，光觸媒效應(yīng)被稱為“本多-藤島效應(yīng)”。然而，當(dāng)時(shí)二氧化鈦的光催化效率很低，所以這一研究結(jié)果被擱置。在20世紀(jì)90年代中期，現(xiàn)代研究已經(jīng)知道，在二氧化鈦被太陽光或來自熒光燈的紫外線照射后，內(nèi)部電子——空穴對被激發(fā)，并且產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化分解活性的羥基自由基。在光的作用下，它可以降解幾乎所有附著在氧化鈦表面的有機(jī)物質(zhì)，如氫化物、氮氧化物和硫化物。然而，當(dāng)時(shí)對二氧化鈦光催化劑的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，這一直制約著二氧化鈦光催化活性的提高。相關(guān)專家學(xué)者希望找到一種類似激光調(diào)制光學(xué)倍頻的材料?？梢姽夂图t外光的頻率轉(zhuǎn)換一直是研究的熱點(diǎn)，也是多年不能使用的根本矛盾。

光觸媒分解圖

當(dāng)光催化劑被照射時(shí)，原料中二氧化鈦的電子將從價(jià)帶過渡到導(dǎo)帶，在光催化劑表面形成電子(e)-空穴(H)對，帶負(fù)電的電子與氧結(jié)合產(chǎn)生負(fù)氧離子(O2-)，帶正電的空穴與水結(jié)合產(chǎn)生氫和氧自由基(O2-)。兩者都是化學(xué)不穩(wěn)定的物質(zhì)。當(dāng)有機(jī)物質(zhì)(碳?xì)浠衔?接觸時(shí)，這一系列反應(yīng)在化學(xué)上被稱為“氧化還原反應(yīng)”。通過氧化還原反應(yīng)，光觸媒在生活和工作場所使用時(shí)，能有效分解氣味分子、細(xì)菌、病毒等微生物，達(dá)到凈化室內(nèi)環(huán)境、創(chuàng)造新鮮空氣的效果。因此，近十年來，光催化劑在日本的家庭環(huán)境和醫(yī)療機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，用光催化劑加工的各種產(chǎn)品也成為醫(yī)療機(jī)構(gòu)的選擇。

2.光催化劑材料的類型光催化劑材料主要包括納米二氧化鈦、氧化鋅、硫化鎘、WO3、Fe2O3、硫化鉛、二氧化錫、硫化鋅、鈦酸鍶、二氧化硅等。自2000年以來，一些納米貴金屬(鉑、銠、鈀等。)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有更好的光催化性能，但是它們中的大多數(shù)都容易受到化學(xué)或光化學(xué)腐蝕，并且貴金屬的成本太高，因此它們不適合作為家用空氣凈化的光催化劑。在所有光催化劑材料中，納米二氧化鈦不僅具有較高的光催化活性，而且具有耐酸堿腐蝕、耐化學(xué)腐蝕、無毒等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格適中，性價(jià)比高，因此納米二氧化鈦是市場上使用最多的主要原料。納米二氧化鈦是一種半導(dǎo)體，主要有三種晶體結(jié)構(gòu)：銳鈦礦型、金紅石型和博凱型。其中，板狀鈦晶體穩(wěn)定性差，一般認(rèn)為沒有光催化活性。金紅石晶體比銳鈦礦晶體具有更強(qiáng)的光催化性能，更好的耐候性和附著力，穩(wěn)定的納米無機(jī)涂層，比銳鈦礦晶體具有更高的市場價(jià)格。

納米氧化鋅是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，粒徑為1-100納米。它具有許多特殊的性質(zhì)，如非遷移性、熒光性、壓電性、紫外吸收和散射性等。由于其在光、電、磁和靈敏度方面的優(yōu)異性能，它可用于制造氣體傳感器、磷光體、變阻器、紫外線屏蔽材料和圖像記錄材料。廣泛應(yīng)用于橡膠、陶瓷、紡織、印染和國防工業(yè)。

納米二氧化鋯是高純度的白色粉末，無嗅無味。低溫時(shí)為單斜晶，高溫時(shí)為四方晶。具有高折射率(折射率2.2)和耐高溫性能。它具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、高溫導(dǎo)電性、高溫強(qiáng)度和韌性，以及良好的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能。其中高溫氧化鋯為單斜晶系，高溫氧化鋯為四方晶系。納米氧化鋯是一種非常穩(wěn)定的氧化物，具有粒徑小、耐酸、耐堿、耐腐蝕和耐高溫等特點(diǎn)，可用于功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和寶石材料。

3.合格的光催化劑效果如何？

1.銳鈦礦型納米二氧化鈦是空氣凈化產(chǎn)品的核心成分，接受光后會產(chǎn)生羥基自由基，與空氣中的有機(jī)物反應(yīng)生成無毒的無機(jī)物，能高效分解甲醛、苯、氨等。并將它們轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，氧化并去除大氣中的氮氧化物、硫化物和各種氣味，從而起到凈化空氣的作用。在500納米以下的紫外光和可見光激發(fā)下，二氧化鈦可以有效降解有害氣體。室內(nèi)主要?dú)怏w污染物甲醛和苯系物的研究結(jié)果表明，該產(chǎn)品能有效降解這些有機(jī)物，凈化空氣。2.該除臭光催化劑對香煙氣味、廁所氣味、垃圾氣味和動(dòng)物氣味具有明顯的除臭效果。根據(jù)歐美國家權(quán)威實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，1cm2光催化劑的除臭能力是高性能纖維活性炭的150倍，相當(dāng)于活性炭冰箱的500個(gè)除臭器，沒有二次污染。3.殺菌光催化劑的超強(qiáng)氧化能力，能使空氣中細(xì)菌的細(xì)胞膜失去致死性，凝結(jié)病毒的蛋白質(zhì)，抑制病毒的活性，對漂浮在空氣中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有殺菌效果，殺菌能力高達(dá)99。997%。此外，塵螨可以被完全清除，塵螨會導(dǎo)致90%的哮喘和過敏性疾病。而且在殺菌的同時(shí)還能徹底分解細(xì)菌尸體釋放的有害化合物，這是所有殺菌劑都無法做到的。然而，二氧化鈦顆粒對微生物和細(xì)胞沒有毒性，并且已經(jīng)通過美國食品和藥物管理局的認(rèn)證，可以用作食品添加劑。4.防霉、防污、自潔，防止油污和灰塵。霉菌、黃嘌呤、鐵銹、涂層表面褪色等現(xiàn)象也有防止它們的作用。5.凈化具有凈化水污染和水中有機(jī)有害物質(zhì)的功能，表面超親水，防霧，易清洗，易干燥。6.抗紫外線光催化劑具有抗紫外線、防止褪色和老化等功能。因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的吸收紫外線的能力，并將這種光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。噴涂有光催化劑、外墻和污染物的玻璃或汽車涂料

4.光催化劑的缺陷

光催化劑作為一種催化劑，有一個(gè)眾所周知的催化劑的偉大特征，那就是它幾乎永不消失。從理論上講，一旦噴灑，它對生命是有效的，它可以代代相傳太多，但前提是它仍然存在，如果它不能牢固地附著在家具或墻壁或你家里任何其他奇怪的東西的表面，它是沒有用的。此外，作為一種納米級的化學(xué)物質(zhì)，它很容易進(jìn)入人體血管，當(dāng)它脫落并漂浮在墻上的空氣中時(shí)，會引起心血管疾病。解決光催化劑不脫落的問題也是當(dāng)前的課題之一。最后，它的光敏化技術(shù)應(yīng)該到位，一般的光催化劑只能在紫外光的波長內(nèi)反應(yīng)，這也是不可能的，因?yàn)樘柟庵缓?%的紫外光，而節(jié)能燈，由于其發(fā)光機(jī)理，不難知道，大多數(shù)節(jié)能燈幾乎不含紫外光。那么光催化劑——，其光敏化技術(shù)還不到位，在至少400——500納米的可見光下不能反應(yīng)，即使它的其他指標(biāo)更好，它對有害氣體的保護(hù)作用也不值這個(gè)價(jià)錢。目前，市場上的一些公司聲稱他們可以用白熾光進(jìn)行催化，這還沒有得到市場的充分證實(shí)。

5.光催化劑的使用成本

目前全世界只有2-3家高科技公司掌握了這項(xiàng)技術(shù)，使用環(huán)境也非常嚴(yán)格。光催化劑的成本約為2000-3000元，處理一個(gè)100平方米的房子，總成本約為5000元。目前，國內(nèi)大多數(shù)環(huán)保公司只使用含二氧化鈦的假催化劑。客戶報(bào)價(jià)一般在1000-3000元左右，其中也包括人工，效果相對難以保證，包括淘寶上所謂的自主研發(fā)“光觸媒”從幾十元到100元左右。這相當(dāng)于花100元買了一個(gè)正宗的LV包，基本上可以確定100%是假冒偽劣商品。

本文題目：光觸媒除甲醛原理
文章路徑：http://muchs.cn/hangye/jiaquan/n20953.html

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