纳米二氧化钛TiO光触媒杀菌净化技术介绍

《纳米二氧化钛TiO光触媒杀菌净化技术介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米二氧化钛TiO光触媒杀菌净化技术介绍（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、纳米二氧化钛光催化技术介绍纳米光催化 采用二氧化钛（TiO2）半导体效应，激活材料表面吸附氧和水分，产生活性氢氧自由基（0H.）和超氧阴离子 自由基（02-），从而转化为一种具有安全化学能活性物质，起到矿化降解环境污染物和抑菌 杀菌作用。纳米二氧化钛（TiO2）光催化利用自然光即可催化分解细菌和污染物，具有高催化活性、良好化 学稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点，且能长期有益于生态自然环境，是最具有 开发前景绿色环保催化剂之一。无毒害纳米TiO2催化材料，充分发挥抗菌、降解有机污染物、除臭、自净化功能，这类环 保型功能材料实施方便、应用性强，能实用到生活空间多种场合，发挥其多功能效应

2、，成为我 们生活环境中起长期净化作用环保材料。hv Oiidstinn-OH光催化原理_什么是光催化光催化Photocatalyst是光Photo=Light+催化剂catalyst合成词。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。光催化在光照射下会产生类似光合作用光催化反 应（氧化一还原反应，产生出氧化能力极强自由氢氧基和活 性氧，这些产物可杀灭细菌和分解有机污染物。并且把有机污染物分解成无污染水（H20）和二 氧化碳（C02）,同时它具有杀菌、除臭、防污、亲水、防紫外线等功能。光催化在微弱光线下也 能做反应，若在紫外线照射下，光催化活性会

3、加强。近来，光催化被誉为未来产业之一纳 米技术产品。-光催化反应原理TiO2当吸收光能量之后，价带中电子就会被激发到导带，形成带负电高活性电子e-, 同时在价带上产生带正电空穴h+。在电场作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面 不同位置。热力学理论表明，分布在表面 h+可以将吸附在TiO2表面0H-和H2O分子氧化成 （OH.）自由基，而OH.自由基氧化能力是水体中存在氧化剂中最强，能氧化并分解各种有机 污染物（甲醛、苯、TVOC等）和细菌及部分无机污染物（氨、NOX等），并将最终降解为C02、 H20等无害物质。由于0H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作用。 此外，许

4、多有机物氧化电位较TiO2 0价带电位更负一些，能直接为h+所氧化。而TiO2表面 高活性0 e-侧具有很强0还原能力，可以还原去除水体中金属离子。应用以上原理光催化广泛 应用于杀菌、除臭、空气净化、污水处理等领域。光催化优势光催化0空气净化技术优点1、光催化0优点- 高效杀菌（杀菌率达到99.99%）- 除臭功能- 防污/自洁、防霉功能2、彻底0净化- 是分解而不是吸附污染物；- 发生0是质变而不是量变；- 对污染物具有不可逆0彻底分解；3、广泛0净化- 能对室内几乎所有0细菌、病毒和有机污染物起到强效分解作用；- 特别是对人们不易感知0细菌和病毒进行彻底分解；4、实用0净化- 常温下就可实

5、现；- 不存在饱和问题，不必更换滤芯，经济实用；- 自动净化；- 效率高，不耗费电源；5、安全净化- 最终产物是二氧化碳和水，对人体无害；无毒、无害，不会对环境产生二次污染；传统室内空气污染治理手段介绍:1、物理吸附法（采用活性碳、HEPA）物理过滤（吸附）法只能暂时吸附一定污染物，温度、风速升高到一定程度时候，所吸 附污染物就有可能游离出来，再次进入呼吸空间中。另外，吸附达到饱和不再具有吸附能力时，就必须更换过滤材料，如不更换，其所吸附甲 醛、细菌等将随时被释放出来成为隐形炸弹。2、臭氧净化法臭氧浓度达到0.1PPM以上,臭氧就会起到杀菌、除异味作用。但达到0.15PPM后，臭氧本 身就会发

6、出浓烈恶臭，并且可能致癌。苛刻使用条件限制了其在民用环境中普及使用。3、除尘法利用电极异性相吸、同性相斥原理吸附空气中污染物，但存在吸附不彻底、不全面 问题。另外，从实用角度讲，必须定期清洁电极板。同时静电除尘法只对尘埃有效，对污染物 一筹莫展。4、负氧离子净化法负氧离子是一种带负电荷空气离子，其使用寿命很短，并且不洁空气会进一步使其浓度降 低。负氧离子在空气中存在知识昙花一现，是转瞬即逝。利用纳米二氧化钛和紫外线结合使用，产生极强抗菌、杀菌、除臭功能，能够弥补上述传统 室内空气污染治理手段不足，对室内空气起到全方位净化作用造成室内空气污染。主要原因据中国室内装饰协会室内环境检测中心专家介绍：

7、从目前检测分析，室内空气污染物主要来源 主要有以下几个方面：建筑及室内装饰材料、室外污染物、燃烧产物和人活动。？1、室内装饰材料及家具污染是目前造成室内空气污染主要方面，油漆、胶合板、刨花板、 泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等材料均含有甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等有机蒸气，以上物 质都具有相当致癌性。？2、建筑物自身污染，此类污染正在逐步检出，一种是建筑施工中加入了化学物质，（北方冬 季施工加入防冻剂，渗出有毒气体氨）。另一种是由地下土壤和建筑物中石材、地砖、瓷砖中 放射性物质形成氡，这是一种无色无味天然放射性气体，对人体危害极大，美国国家环保署调查，美国每年有14000人死亡与氡污染有关。？3

8、、室外污染物污染，室外大气严重污染和生态环境破坏，使人们生存条件十分恶劣， 加剧了室内空气污染。？4、燃烧产物造成室内空气污染，做饭与吸烟是室内燃烧主要污染，厨房中油烟和香烟中烟雾成分极其复杂，目前已经分析出 3800多种物质，它们在空气中以气态、气溶胶态存在。 其中气态物质占 90%，其中许多物质具有致癌性。 ?5、人体自身新陈代谢及各种生活废弃物挥发成分也是造成室内空气污染一个原因。人在 室内活动，除人体本身通过呼吸道、皮肤、汗腺可排出大量污染物外，其它日常生活，如化妆、 灭虫等也会造成空气污染，因此房间内人数过多时，会使人疲倦、头昏，甚至休克。另外人在室 内活动，会增加室内温度，促使细菌

9、、病毒等微生物大量繁殖。特别是在一些中小学校更加严重。 ?专家分析指出：造成室内空气污染物质按状态分，主要有悬浮颗粒物和气态污染源两种： ?1、悬浮颗粒物：较大悬浮颗粒物如灰尘、棉絮等，可以被鼻子、喉咙过滤掉，至于肉眼无法 看见细小悬浮颗粒物，如粉尘、纤维、细菌和病毒等，会随着呼吸进入肺泡，造成免疫系统 负担，危害身体健康。?2、气态污染源：室内空气中气态污染源（也即有毒气相物）包括一氧化碳、二氧化碳、甲醛 及有机蒸气。气态污染源主要来自建筑材料（甲醛）、复印机（臭氧）、香烟烟雾（尼古丁）、 清洁剂（甲酚）、溶剂（甲苯）和燃烧产物（硫氧化物、铅）等，部分会附着在颗粒物上被消除 掉，大部分会被吸

10、入口肺部。医学证实这些气态污染源是造成肺炎、支气管炎、慢性肺阻塞和肺 癌主要原因。随着人们健康和环保意识增强，人们对具有光催化净化室内外空气、抗菌杀毒等功能性绿色 环保材料需求日益迫切，纳米TiO2光催化剂出现为环境净化材料发展开辟了一片新天地， 也为人们对健康环境需求解决提供了有效途径。光催化商机房产业不断发展，使越来越多人住进了新居，然而人们对新房装修，却给自身带来诸多危害。装修中使用油漆、粘合剂、胶合板等产生挥发性气体、气味 造成室内污染尚未引起人们普遍重视。 据世界卫生组织和中国有关部门调查研究表明，由于现代建筑物普遍采用密封式结 构，使用装饰材料不当造成室内空气污染，引发建筑物疾病现

11、象相当严重。 国家卫生部、建设部和环保部门在去年9月一次家庭装饰材料抽查中，发现不合 格者占68%,具有毒气污染材料占68%。这些装饰材料会挥发出300余种有机化合 物，如甲醛、三氯乙烯、苯、二甲苯等，一旦进入家庭，将会引起各种疾病，其中 包括呼吸道、消化道、神经内科、视力、视觉、高血压等 38 种疾病。 据报道，北京市每年发生有毒建筑材料引起急性中毒事件约有400余起，中毒人 数1万余人，慢性中毒约有10万人次。1996年5月，北京某新建小区，使用国外 进口室内装饰涂料后，引起48人中毒，主要表现为头痛、头晕、呼吸困难、恶心、 呕吐等。 天津市卫生防病中心最近调查监测了新建及新装修幼儿园、写

12、字楼、家庭居室等 180余户近3万平方米建筑。据防病中心冯鹤鸣主任介绍，该调查中发现室内空 气质量合格率仅为34.7%。其中，在不合格室内空气中，氨污染最为严重，超 标率为56.9%，测得最高值超过国家控制标准 62.8倍，平均超标36.5倍；甲 醛超标率为27.8%，苯系物（甲苯、二甲苯等）超标率为14.6%。光催化为室内环境污染治理开创了一个新时代，它应用使室内空气净化从“一时之效”转 到了“根本解决之道”上来。光催化在我国推广虽然时间不长，但是发展势头非常迅猛，特别 是2003年由于“非典”疾病传播，使人们深刻认识了保持健康安全室内环境重要性，为 光催化推广创造了良好空间。光催化在台湾省

13、政府等得到全面使用，其它一些厂家也在自己产品上（如空调、空气净化设 备、口罩等）添加光催化，一时之间，光催化成了环保市场上热点。光催化市场前景十分广阔，它广泛应用将对我国卫生及环保体系产生根本影响，人们担 忧室内空气污染问题将得到彻底解决，人们将迎来一个光催化世界。据中国科学院有关 专家介绍，中国光催化市场目前每年已经达到200亿元以上，今后还将以13%年发展速度递 增。光催化，神奇纳米技术，创造21世纪绿色健康新生活。常见问题什么是光催化？答：在二氧化钛表面进行光催化反应可分为下列几个步骤： 反应物、氧气及水分子吸附于二氧化钛表面; 经光照射后，二氧化钛产生电子及空穴; 电子和空穴分别扩散到

14、二氧化钛粒子表面； 电子、空穴和氧及水分子形成氢氧自由基； 氢氧自由基和反应物进行氧化反应; 产物再由二氧化钛表面脱离。光催化有什么样物理特征？答：在自然界中，二氧化钛以锐钛矿(Anatase)、金红石(Rutile)及板钛矿(Brookite)三种结晶 组态存在。其中最常见及最广泛使用是前面两种组态，后者则极为罕见。用来作为光催化材料 二氧化钛为锐钛矿结晶或锐钛矿于金红石混合结晶；而一般广泛被使用来作为工业颜料钛 白粉则为金红石结晶。这两种不同用途TiO2比较如下表所示：颜料级纳米级比表面积,m2/g8200颗粒粒径,nm2100.520注：当物体分散成很微小颗粒时(纳米级)，可以发挥强大之

15、功效。什么是纳米技术？答：纳米科技为纳米尺寸下科学技术。纳米英文是nanometer,是长度单位，数学符号为nm。 一纳米为十亿分之一米(lnm=lX10-9m),相当于十个原子串联起来长度，若以一米比为地球直 径，一纳米大约为一个玻璃珠直径。一般来说，只要尺寸在0.1到100纳米之间材料结构 物理化学性质研究，和这种材料结构制造、操纵和测量等技术和仪器研发，都可以称作为 纳米科学和技术。为什么选择TiO2作为光催化剂？答：二氧化钛(titaniumoxide,Ti02)又名氧化钛或钛白，化学式为TiO2，俗称钛白粉，是应用最 广、用量最大一种白色颜料。其产量占有全球颜料总产量70%o二氧化钛

16、原本就与人类生 活息息相关，因其无毒无害，故应用层面相当广泛!2000年日本在约18.3万公吨二氧化钛需 求中，45%用在涂料、油墨/颜料占 20%、合成塑胶占 10%、造纸占 10%，其它应用包括橡胶、化 学纤维、电容器、化妆品、食品合计占 14%。全球在1999 年共需求二氧化钛382万吨，也是以 在涂料消耗量占多数(57%),其次为塑胶、造纸。二氧化钛常以锐钛型(anatase,Atype)、金 红石型(rutile,Rtype)及板钛型(brookite)三种结晶组态存在自然界中，其中锐钛型与金红 石型结构使用最为广范。二氧化钛是不溶于水白色固体，它具无毒特性，它与氧化铁或其它 氧化物

17、合用可做为色釉或色素，常用于化妆品工业及食品工业中，是世界标准食品添加物，CAS 序号为#13463.67.7。一般被使用在颜料上钛白粉及抗UV化妆品二氧化钛为锐钛型或是锐钛型与金红石型 掺杂结构，而用来作为光催化材料二氧化钛则为锐钛型结构。二氧化钛化学稳定度相当高， 除热浓硫酸之外，其它溶剂(如水、有机溶剂)均难以溶解。二氧化钛在室温时为绝缘体，高温 时具有少许导电性，当经过紫外光照射时会诱发半导体导电性。TiO2因具有强大氧化还 原能力、高化学稳定度及无毒特性，常被用来作为光催化材料。二氧化钛使用安全吗？答：由美国食品及药物委员会(FDA)之食品测试研究所证明二氧化钛(TiO2)为一安全物

18、质并对人 类无害TiO2亦被广泛应用于食品、日用品、化妆品及耕种中TiO2光催化反应仅为表面反应， 系单纯使附(接触)在表面物质与游离基(Radical OH基)反应与臭氧净化机理不同，在空气中 几乎不可能释出游离基(Radical),对人体完全没有影响。另外，二氧化钛(Ti02)在此作用中不 会产生额外副产物，纯由可见光及紫外线引发作用。光催化可以分解哪些污染物？答:经过光照以后，会分解有机物质，如碳氢化合物，以我们日常生活环境来说，病毒、细菌、 霉菌、气味分子、有机颜料、污垢都可分解，绝大多数气味分子都是有机化合物，都是光催化分 解对象，故不仅会分解厨房油烟味等令人不快味道，也会分解香味。

19、光催化使用效果会持续多久？答：光催化效果是久性。纳米二氧化钛硬度会保证一般程度触摸、洗涤等不会损害二氧化 钛涂层表面完整性，但若是刻意以钢刷刷洗还是会被磨损。另外纳米二氧化钛不溶于水，且具 有抗酸碱性。光催化分解物是否对人体有害？ 答：不会，由于导致细菌，臭气产生物质为有机物，有机化合物被光催化分解，变成二氧化碳 和水，对人体当然无害。被分解后不产生别有害物质。光催化失效都有哪些条件？答：一般失效分为物理失效和化学失效。化学失效：光催化主要成分是纳米TiO2,其化学性 能十分稳定，它不溶解于除氟酸和加热浓硫酸及熔化碱以外酸、碱、水、有机溶剂等。在常温、 常压下不与三氧化硫（S03）氯气等反应活

20、性较强气体反应。到目前为止有关光催化因与其他 物质发生化学反应而失效现象还没有发现。物理失效：主要指纳米二氧化钛涂层被其他物质覆 盖（如灰尘）或者被硬物损伤了表面而导致光催化失效。室内相对湿度对光催化活性有没有影响？答：因为光催化反应只需要很少量水来产生自由氢氧基，在北方干燥地区湿度低情况下， 空气中水份都已经是过量了，另外，有机物分解后都会有水生成，这样这部分水可以重新利 用；在湿度高情况下，即使是在纳米二氧化钛表面有水膜覆盖，也不会影响到它活性，因为 光催化已经成功地应用于水处理领域。因此可以说光催化活性与室内相对湿度没有太大关 联，也不会因此对于光催化活性产生影响。光催化能直接防尘吗？答：光催化不能直接防尘。光催化能有效分解各种细菌和有机污染物，破坏细菌细胞膜，抑制 细菌活性，分解甲醛、苯、氨、VOC等有害气体，但是对灰尘这类无机物没有分解作用，但是 由于光催化有亲水效果，保持物体表面清洁干净，防止粉尘和其它有机物粘贴，达到防尘效果。