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什么是光触媒

光触媒并非简单的一种产品,它是一个行业,一个学科,一个科学领域。

名词来源于photocatalyst意释,也称光催化剂,是一类以TiO2为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称,其种类繁多。

光催化作用原理

光触媒其在吸收特定波长的光波后,其晶粒内部电子由价带进入导带,再迁移到晶粒表面,形成了能量及高的电子和空穴对。高能电子则与氧气结合生成高活性的氧负离子(•O2ˉ);带正电的TiO2(h+)空穴与水结合并取代水分子中H+,在晶粒表面生成氧化能力极强的氢氧自由基(•OH)。其自身只起催化作用,不被反应掉,故而能长久有效。

光触媒产品是否一定要紫外线激发?

不同材质的光触媒对应的光波波长也不一样,二氧化钛(TiO2)是最常用的光触媒原料,普通二氧化钛(TiO2)需要在波长388nm(属于紫外光)以下的光照下,才能起光催化作用。纳米尺寸的(TiO2)性能异于普通(TiO2)粒子,能在可见光范围内就有很好的响应效果,优质二氧化钛类光触媒粒径在10nm以下,其在通过贵金属掺杂、过度金属掺杂、稀土元素掺杂改性后,其能在可见光范围内响应且催化效率增强。只需要有光便能使光催化反应发生,不一定须要紫外线。

晚上光触媒是否失效

在完全无光的情况下,光触媒的光催化反应停止。光催化的停止并不意味着降解有机物的反应亦停止,在有光时光催化产生的次级生成物氧负离子(•O2ˉ)和氢氧自由基(•OH)仍然存在,其能在一段无光照情况下继续氧化分解有机物。一些光触媒中加有类似活性碳的硅藻土、羟基磷石灰之类的纳米级吸附产品,使其能无光吸附,有光分解。

光触媒为何能分解有机污染物

光照下光触媒生成的氢氧自由基的氧化能约140 kcal/mol、高活性氧负离子的氧化能高达120kcal/mol,远大于有机物或其它物质分子内部原子间结合的键能,故其能氧化分解甲醛、笨系物、TVOC、氨氮、硫化氢、氰化物、亚态根离子、不稳定化合物等能被氧化分解的物质,其最终产物为该物质在纯氧中充分燃烧后的产物。

为何其具备杀菌、防霉、防病毒传播功能?

光触媒产生的氢氧自由基(•OH)留在光触媒膜表面,高活性氧离子(•O2ˉ)游离到空气中。这种有强氧化能力的氧负离子(•O2ˉ)破坏了细胞内的辅酶A等辅酶和呼吸作用酶等,使其发挥抗菌作用而使细菌或真菌的繁殖中止;同时当带正电荷的空穴或氢氧自由基(•OH)接触到带负电荷的微生物细胞后,依据库伦引力,相互吸附,并有效地击穿细胞膜,使细胞蛋白质变性,无法再呼吸、代谢和繁殖,直至细胞死亡,完成灭菌;并能将细菌或真菌释放出的毒素分解。最早应用于2003年非典时期,光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研究所完成,灭活率为100%。

氧自由基和活性氧因具备强氧化性,其对细菌、孢子、霉菌、病毒等单细胞生物有杀灭作用。因为其有优异的紫外线吸收、分解有机污染物、光催化杀菌、添加活性氧等性能。

光触媒与"负离子"的区别

光触媒在催化过程中产生的氧负离子(•O2ˉ)也就是被称为"健康因子"或"空气维生素"的负离子,其在森林、瀑布中浓度比较高,雷电、暴雨中也产生了大量的负离子,因此在森林里、瀑布下和雷电、暴雨后能感受到特别清新的空气。在室内空气治理行业"负离子"治理是指用负离子粉(电气石粉+稀土元素)对室内空气污染进行治理,电气石粉约占到20%,稀土占到了60%以上。是稀土在产生负离子,还是电气石在产生负离子,目前学术界尚有争论。如果是稀土产生的负离子,因其催离素可被统称为光,负离子粉完也全完全可以定义为光触媒。