近年來(lái),“光觸媒”在中國市場(chǎng)逐漸升溫,越來(lái)越多的人投入到這個(gè)領(lǐng)域中來(lái),但是由于這個(gè)陌生的領(lǐng)域對大多數人來(lái)說(shuō)太不可思議了,很多人對納米光觸媒缺乏必要的了解。在納米時(shí)代這個(gè)巨大的商機面前,我們也發(fā)現有不少投機分子進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域,利用人們的不甚了解魚(yú)目混珠。 今天,小編就要帶大家來(lái)認識一下光觸媒,并闡述一下日本光觸媒與國產(chǎn)光觸媒相比的優(yōu)勢。
首先,光觸媒起源于日本。1967年,當時(shí)還是東京大學(xué)研究生的藤島昭在一次試驗中對放入水中的氧化鈦單晶進(jìn)行了紫外燈照射,結果發(fā)現水被分解成了氧和氫。對于苦苦尋找新能源的日本,乃至全世界來(lái)說(shuō)這可是一個(gè)好消息。然而,可惜的是,這一反應中將水分解為氫氣和氧氣的效率太低了,以至于無(wú)法產(chǎn)生經(jīng)濟性。但是,藤島昭隨后又發(fā)現二氧化硅在光的照射下,具有很強的氧化性和親水性,這使得其有著(zhù)很好的抗菌、空氣凈化、水凈化、防污的能力。于是,作為新能源產(chǎn)生途徑的光觸媒?jīng)]有得到發(fā)展,但是在環(huán)境領(lǐng)域光觸媒的應用卻大放異彩。
其次,光觸媒*常用的主要原料為二氧化鈦(TiO2)。第*代的普通二氧化鈦(TiO2)需要在波長(cháng)388nm(屬于紫外光)以下的光照下,才能起光催化作用。經(jīng)過(guò)第二代,第三代的研制,已成功完成了納米尺寸的(TiO2)性能,它異于普通(TiO2)粒子,能在可見(jiàn)光范圍內產(chǎn)生很好的響應效果。優(yōu)質(zhì)二氧化鈦類(lèi)光觸媒粒徑在10nm以下,同時(shí)通過(guò)貴金屬、過(guò)度金屬、稀土元素的摻雜改性,其在可見(jiàn)光范圍內響應且催化效率進(jìn)一步增強。目前,日本產(chǎn)的光觸媒產(chǎn)品只需要普通光照便能發(fā)生光催化反應,而不局限于紫外線(xiàn)。所以光觸媒好與壞*根本的區別在于二氧化鈦的粒徑值和加入何種金屬離子的改性。目前國產(chǎn)的光觸媒很難做到納米級別,即使做到了也很少能加入有效的金屬離子進(jìn)行改性。日本原裝進(jìn)口的樹(shù)派光觸媒產(chǎn)品很好地做到了這一點(diǎn)。日本作為*早研究光觸媒的國家,在技術(shù)上已經(jīng)十分成熟,擁有許多國內還未能達到的專(zhuān)利技術(shù)。日本樹(shù)派光觸媒*主要的成分是粒徑達到5nm的優(yōu)質(zhì)二氧化鈦,并加入醫用級別的納米貴金屬離子,經(jīng)過(guò)特殊的黏著(zhù)和活化,在催化效率上大大超越國產(chǎn)光觸媒。我們拿一個(gè)*簡(jiǎn)單的例子對比:在完全無(wú)光的情況下,普通光觸媒的光催化反應會(huì )停止,但樹(shù)派光觸媒在黑暗條件下光催化的減弱并不會(huì )影響其對有機物的降解,且樹(shù)派光觸媒在有光條件下所產(chǎn)生的次級生成物-氫氧自由基(·OH) 和氧負離子(·O2ˉ)在光線(xiàn)停止的情況下仍然存在,在無(wú)光照情況下繼續氧化分解有機物。
此外,日本樹(shù)派光觸媒在吸收特定波長(cháng)的光波后,晶粒內部電子由價(jià)帶進(jìn)入導帶,再轉移到晶粒表面,形成了能量極高的電子和空穴對。高能電子則與氧氣結合生成高活性的氧負離子(·O2ˉ)、帶正電的TiO2(h+)空穴與空氣中的水結合并取代水分子中的H+,在晶粒表面生成強氧化能力的氫氧自由基(·OH),所以說(shuō)其自身只起催化作用,并不會(huì )在反應中被消耗掉。
日本樹(shù)派光觸媒在光照下生成的氫氧自由基的氧化能約160 kcal/mol、高活性氧負離子的氧化能高達130kcal/mol,遠大于有機物或其它物質(zhì)分子內部原子間結合的鍵能,故其能氧化分解甲醛、苯系物(苯/甲苯/二甲苯)、TVOC、氨氮、硫化氫、氰化物、亞態(tài)根離子、不穩定化合物等。
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