境享(北京)环境科技有限公司光触媒(photocatalyst)是光(photo)+触媒(即:催化剂catalyst)的合成词,其主要成分是二氧化钛(TiO2)。二氧化钛本身 无毒无害,已广泛用于食品、医药、化妆品等各种领域。光触媒在光的照射下,会产生类似植物光合作用的光催化反应(即:氧化-还原反应),产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧分子,这些物质可有效分解有机污染物(如甲醛、氨、苯等有害气体)和杀灭病原微生物,并且把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)。同时,它具有杀菌、除臭、防污、亲水、防紫外线等功能。
 

   TiO2光触媒当吸收光能量之后,价带(valence band)中的电子就会被激发到导带(conduction band),形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明,分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子经光催化分解成OH自由基,而OH自由基的光催化能力是水体中存在的光催化剂中最强 的,由于其强大的光催化分解作用,故能高效快速彻底杀灭各种细菌、病毒,对一般消毒剂有抗性的病原微生物也能彻底分解,并将最终降解为CO2、H2O等无 害物质。由于OH自由基对反应物几乎无选择性,因而在光催化中起着决定性的作用。此外,许多有机物的电位较TiO2的价带电位更负一些,能直接为h+所光 催化分解。而TiO2表面高活性的e-则具有很强的还原能力,可以还原去除水体中金属离子。


光触媒分解性能原理图



TiO2抗菌防霉分解实验效果图


光触媒的消毒机理

在可视光照射下,TiO2光催化技术具有较强的光催化灭菌效果。用透射电子显微镜可以较完整地研究纳米TiO2光催化杀灭大肠杆菌的超微结构变化。结果表 明,纳米TiO2可直接作用于大肠杆菌。光催化过程中产生的氢氧自由基等活性氧类物质可导致大肠杆菌的外壁和质膜严重破损、断裂、胞浆流出、细胞质凝聚、 类核区解体和丝状染色质消失。(由东京大学先端科学技术研究中心提供)
   
TiO2光催化技术不但能有效去除水及空气中的许多污染物,而且也能够有效地杀灭菌类,这一特征使得TiO2光催化材料在环保、医疗、卫生等方面具有广阔的应用前景。

纳米TiO2所起的作用是光催化剂的作用,当TiO2 达到5纳米-7纳米的时候就具有超强的抗菌、灭菌性能,能够轻易的打开有机物的化合键,病毒、细菌以及大部分有害物质均为有机物构成,破坏细胞构成以及它 赖以生存的有机营养物使蛋白质发生变异导致病毒、细菌死亡,以TiO2的超强氧化能力破坏细胞的细胞膜使细胞质流失导致细菌死亡,凝固病毒的蛋白质,抑制 病毒的活性,并且捕捉、杀除空气中的浮游细菌,可杀除大肠杆菌、绿脓菌、金黄色葡萄球菌、黑曲菌等,其杀菌能力达到99.99%。

光触媒技术在消毒领域的应用

   自从发现纳米TiO2等光催化材料具有净化空气、杀菌、除臭等一系列新的功能,近30年来,国内外关于二氧化钛光催化效应的应用在清洁能源、农业、环保、健 康等方面得到迅速发展。我国在抗菌材料和消毒技术等领域也取得了较大进展,2004年3月,中国抗菌材料及制品行业协会,联合中国标准化研究院召开首届中 国抗菌行业标准化发展论坛,国家发改委已正式批准有关光触媒制品试验方法行业标准的立项申请,目前正组织起草。



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