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提醒:理性看待光觸媒

  • 發布時間:2017/12/26 17:13:01
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       在日本的醫院、新干線、飛機、老人院、學校等場所,會常常用到光觸媒來做殺菌除味抑菌的空氣凈化處理。今天我們來認識殺菌除味的好產品---光觸媒。

1. 光觸媒是什么?

光觸媒發現于上世紀七十年代的日本,是由日本人命名的,翻譯成中文意思是光催化劑,2003年前后引入我國。光觸媒是以納米級TiO2(二氧化鈦)為代表的具有光催化功能的光半導體材料的總稱。將其涂布于基材表面,在紫外光線的作用下,可以使有機物或者無機物發生氧化還原反應,能有效殺滅多種細菌,并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理,也能分解人類活動引入的一些生活異味。

最初的光觸媒是以純的TiO2為活性成份,但由于外界光源的限制,近幾年通過以離子摻雜、離子注入、貴金屬沉積等方法,研究出一系列可見光光觸媒,廣泛用于除菌和去除病毒等醫用領域,近幾年還被用于大氣污染物的防治。

2. 光觸媒的作用原理是什么?

光觸媒在光照條件下,TiO2的電子從價電帶躍遷至導電帶,在光觸媒表面形成電子(e-)空穴(h+)對,帶負電的e-與光觸媒表面的O2結合產生超氧陰離子自由基(O2·),帶正電的h+與其表面的H2O結合產生羥基自由基(·OH),這兩者在化學上都是極不穩定的物質,當有機物質接觸到光觸媒表面時,便會分別和超氧陰離子自由基及羥基自由基結合,最終反應生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。這一連串的反應,化學上稱為氧化還原反應。

光觸媒殺菌原理是化學不穩定的超氧陰離子自由基(O2·)及羥基自由基(·OH)破壞細菌的細胞膜使細胞質流失,從而造成細菌的死亡,并且可以固化病毒的蛋白質載體,抑制病毒的活性。

3. 光觸媒的殺菌、抑菌效果如何呢?能不能除甲醛呢?

光觸媒在實際使用過程中備受爭議的是光源的限制,純凈的納米TiO2光觸媒只能受波長小于400nm的紫外光激發,才能發揮催化活性,而太陽光中紫外光區的能量僅占總能量的6%,因此,使用效果備受限制。

現代光觸媒技術在TiO2中參雜了(鐵)Fe3+,(鉻)Cr3+,(錳)Mn2+,(鉬)Mo3+,(釕)Ru3+,(鋨)Os3+,(錸)Re3+,(釩)V4+等金屬,以期提高對光的吸收范圍。研究表明:參雜效果較好的順序是V>Cr>Mn>Fe>Ni。金屬的參雜對TiO2光的吸收確實有了一定的改善。然而,大多數參雜金屬離子的光觸媒腐蝕性很大,對家具、墻紙等裝修材料產生腐蝕,造成褪色、銹斑等,損害我們的家具、墻紙等,造成不可逆轉的損失。

使用貴金屬沉積的方法將微量貴金屬負載在TiO2上,獲得了較好的效果。其中負載貴金屬 Pt(鉑) 的改性效果最好,Ag(銀)次之。但Pt的成本較高,Ag 改性毒性小、成本低,因此,銀光觸媒有了廣泛的應用。

遼寧省疾控中心的胡英在《中國消毒學雜志》上發表了一篇名為《光觸媒材料抗菌效果及其影響因素觀察》的文章,文中比較了納米TiO2粉劑、納米Ag粉劑以及載Ag光觸媒的殺滅大腸埃希菌及金黃色葡萄球菌的效果,結果表明:納米TiO2在光照下顯示出一定的抗菌活性;納米Ag可表現出明顯的抑菌活性;載Ag光觸媒不經光照也可顯示出一定的抑菌作用,在日光燈照射下,可明顯增強抑菌效果,抑菌率達到96.2%。

銀光觸媒真實的殺菌、抑菌效果也印證了這一效果。然而光觸媒到底能不能除甲醛呢?

市場上關于光觸媒除甲醛的說法很多:納米光觸媒除甲醛說、可見光光觸媒除甲醛說、光觸媒添加植物活性因子等說法。

我們要說的是光觸媒是日本人發明的,在日本,光觸媒只用來殺菌、抑菌、防霉以及去除細菌代謝、人類生活引入的一些生活異味,不能除甲醛。光觸媒除甲醛的先決條件是在強紫外燈的照射下,也就是說實驗室條件下確實能除甲醛,但離開了紫外燈,光觸媒除甲醛的功效就微乎其微了。市場上出現的一系列可見光光觸媒,確實能拓寬光觸媒對太陽光的吸收,但是具有副作用。大部分廠家還是有自知之明的,他們知道光觸媒除醛效果不理想,因此給TiO2里添加了其他的植物提取液和植物精油,即所謂的植物活性因子,以期達到除甲醛的效果,然而這真的能持久發揮除甲醛的功效嗎?國家室內環境與室內環保產品質量監督檢驗中心宋廣生主任在《室內環境污染控制與治理技術》一書中明確提到:“這種提取物的液體形態只有3個月的保存期,保存期較短,如果作為商品,則還需解決其保存期這一難題。”

綜上所述,好的光觸媒產品,應用在日常生活環境,有非常好的殺菌、除味、抑菌、防霉的功效。但本文所講的光觸媒,指的是真實有效的光觸媒產品,并非商場上虛假宣傳的“光觸媒”。理性看待光觸媒,好產品要應用在合適的領域。夸大產品功效,才是對產品的傷害。

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