光觸媒定義及作用原理指南北京康瑞達除甲醛公司北京裝修污染治理北京室內除甲醛新車除甲醛/作用原理（1） 光觸媒定義（光觸媒是什么）：奧因光觸媒是一種納米級二氧化鈦活性材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光線的作用下，產生強烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體；能有效殺滅多種細菌，抗菌率高達99.99%,并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理；同時還具備除臭、抗污等功能。（2） 光觸媒作用原理（光觸媒原理）：光觸媒在特定波長（388nm）的光照射下，會產生類似植物中葉綠素光合作用的一系列能量轉化過程，把光能轉化為化學能而賦予光觸媒表面很強的氧化能力，可氧化分解各種有機化合物和礦化部分無機物在光照射下，光觸媒能吸收相當于帶隙能量以下的光能，使其表面發生激勵而產生電子（e-）和空穴（h+）。這些電子和空穴具有很強的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應，產生氫氧根自由基（QH）和超級陰氧離子C0 ）。如表1所示，這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很強的氧化能力，幾乎能將所有構成有機物分子的化學鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學物質、惡臭物質分解或無害化處理，達到凈化空氣、抗污除臭的作用。 表1各種化學鍵的氧化能化學健正孔和氫氧根自由基碳鍵-碳碳鍵-氫碳-氮鍵碳-氧鍵氧-氫鍵氮-氫鍵氧化能(kcal/mol)>1208399738411193此外，如表2所示，氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能力，二氧化鈦通過這種氧化能力破壞了細胞內的輔酶A等輔酶和呼吸作用酶等發揮抗菌作用而使細菌或真菌的繁殖中止；同時當帶正電荷的空穴接觸到帶負電荷的微生物細胞后，依據庫倫引力，相互吸附，

并有效地擊穿細胞膜，使細胞蛋白質變性，無法再呼吸、代謝和繁殖，直至細胞死亡，完成滅菌；并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解并具有抗菌的作用。表2各種氧化劑的氧化電位氧化劑氧化電位(伏特)相對氧化電位(對數值)氫氧根自由基2.802.05氧原子2.421.78臭氧2.071.52雙氧水1.771.30雙氧自由基1.701.25次氯酸1.491.10氯氣1.361.002、光觸媒主要功能和特點全面性：光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣譜的消毒性能，能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。持續性：在反應過程中，光觸媒本身不會發生變化和損耗，在光的照射下可以持續不斷的凈化污染物，具有時間持久、持續作用的優點。安全性：無毒、無害，對人體安全可靠；最終的反應產物為二氧化碳、水和其他無害物質，不會產生二次污染高效性：光觸媒利用取之不盡的太陽能等光能就能將擴散了的環境污染物在低濃度狀態下清除凈化。3、奧因光觸媒產品與傳統空氣凈化產品比較品名類別揮發性有機物微生物異味本身味道本身毒性活性炭有一定作用無作用有一定作用無氣味無有各種人造氣空氣清新劑無作用無作用有掩蓋氣味作用味有低毒性只對甲醛有作只能對甲醛的甲醛捕捉劑無作用有異味有低毒性用異味有作用殺菌劑無作用有作用無作用有異味毒性較大紫外線(燈)無作用有作用無作用無氣味使用不當可致癌可清新氣味但氧負離子無作用無作用時間短暫無氣味無毒臭氧有一定作用濃無作用濃長期使用度>0.1ppm時有作用度>0.15ppm時有臭味可致癌植物吸附奧因光觸媒(TiO2)作用很小分解清除無作用殺菌率咼達99.99%有一定作用除臭、除異味能力強氣味宜人本身無氣味無毒無毒4、應用范圍?人居環境：居室、辦公室、會議室、酒店、網吧、電影院、旅館、歌舞廳?交通系統：汽車、火車、地鐵、飛機、輪船、電梯?醫療系統：醫院、衛生所、保健院、門診部、急救中心、防疫站?教育系統：學校教室、宿舍、禮堂、食堂、圖書館制備二氧化鈦的方法光觸媒液其主要成分是納米二氧化鈦，制備二氧化鈦的方法有：沉淀法、溶膠凝膠法、W/0微乳液法、氣相反應法均勻沉淀法：以H2S04法制備鈦白粉中的中間產物---鈦液為原料，外加金紅石型二氧化鈦晶種為促進劑，以十二烷基磺酸鈉表面活性劑、尿素為沉淀劑，制備出納米金紅石型二氧化鈦分子溶膠凝膠法：納米二氧化鈦合成一般以鈦醇鹽Ti(OR)4(R=-C2H5,-C3H7,-C4H9)為原料，其主要步驟是:鈦醇鹽溶于溶劑中形成均相溶液，以保證鈦醇鹽的水解反應在分子均勻的水解平上進行，由于鈦醇鹽在水中的溶解度不大，一般選用小分子醇(乙醇、丙醇、丁醇等)作為溶劑，鈦醇鹽與水發生水解反應，同時發生失水和失醇縮聚反應，生成物聚集形成溶膠，經陳化，溶膠形成三維網絡而形成凝膠，干燥凝膠以除去殘余水分，有機基團和有機溶膠和水，得到納米二氧化鈦粉體。當無水乙醇為溶劑制備納米TiO2時，根據現在有研究結果，典型的試劑配比為：Ti(OC4H9)4:C2H5OH:H2O=4: 16: 1使用這種工藝生產周期長、產量低、在生產過程中會使用大量無水乙醇等有機物，不適于生產純無機材料的光觸媒。蒸氣凝聚法：利用高頻等離子技術對工業二氧化鈦粗品進行加熱，使其汽化蒸發，再急速冷卻可得到納米級二氧化鈦。氣相氧化法：將高純度的TiCl4高溫下氧化來制備二氧化鈦，反應溫度、停留時間及泠卻速度等都將影響氣相氧化法得到的二氧化鈦的粒子形態。在研究中發現二氧化鈦隨著停留時間的延長和反應溫度升高而增大，金紅石型二氧化鈦含量隨停留時間延長而增加，當反應溫度達到1300°C時，金紅石型二氧化鈦含量出現最大。這種生產工藝方法能源消耗大，對設備腐蝕性強，投資大，并且設備結構復雜，材料要求耐高溫、耐腐蝕。TiCl4(g)+02(g)——>TiO2(g)+2Cl2(g)nTiO2(g)——>nTiO2(s)氣相水解法：氣相水解法又叫氣溶膠法，既可以使用TiCl4為原料，也可以使用Ti(OR)為原料，其中約含銳鈦礦型70%，金紅石型30%，平均粒徑為30納米，比表面積為每克50平方米，氣相水解法不直接采用水蒸氣水解，而是靠氫氧焰燃燒生產的水蒸氣氣解，反應溫度高達1800C以上，反應中可以通過調節溫度，料比，流量，反應時間等參數控制二氧化鈦的粒徑和晶型。但高純度的TiCl4在氫焰中進行高溫水解而制得的納米二氧化鈦，很難控制反應溫度和壓強，并且投資很大，工藝復雜。各種生產方式都有各自的特點：1、 沉淀法：易產生物料局部濃度過高的現象，難以控制粒子的形態，而且生產過程中三廢嚴重。廠家處理污染成本很大。2、 溶膠凝膠法:制備方法簡單，成本較低，溫度容易控制。加入硝酸水溶液作用：抑制水解；使得膠體粒子帶有正電荷，阻止膠粒凝聚。用此法制備溶膠穩定，但是生產出的光觸媒晶型難以控制，附著力差。3、 W/0微乳液法：原料成本很高，工業化難度大。4、 液相法：需要通過煅燒才能得到銳鈦型、金紅石型或混合晶型粒子，生產過程中極易導致粒子團聚或燒結。5、 水解法：以TiCl4高溫氧化反應為主，能直接得到銳鈦型、金紅石型或混全晶型粒子，分離較困難，使用大量有機物，這種方法制成的光觸媒時效短，放置時間長會出現分層。生產技術難點1、 分散技術。二氧化鈦不溶于水，如何均勻將納米二氧化鈦分散在水中。分散技術為企業的核心商業秘密。一般企業不能具備這種能力，因為對技術、設備要求非常高。2、 規模化生產的能力。實驗室里能生產出來的產品，不一定能規模化生產，規模化的生產要低成本并能控制質量的穩定。二氧化鈦應用科研方向二氧化鈦在實際應用中存在兩個缺點：1、 其帶隙較寬，光吸收僅限于紫外光，限制在正常光照下的效果。2、 納米二氧化鈦在光照的情況下產生的光生載流子，它有可能在二氧化鈦粒子內部和表面上重新復合，降低了光催化活性。二、二氧化鈦應用的研究方向1、 就二氧化鈦本身而言，作為光觸媒產品的二氧化鈦一定要有較高的活性，這要求它的晶粒度與顆粒度非常小；粒子尺寸分布窄；晶相為銳鈦型或大部分銳鈦型與小部分金紅石型混晶型；結晶度好，無或少表面缺陷；比表面積大；表面吸咐能力強等等，總之應發揮利用超微粒子的表面效應、尺寸量子效應和介電限域效應的優勢。2、 光觸媒產品不單獨使用納米二氧化鈦，而是向其中引入外來物質進行修飾和改性，其方法主要有：有機染料光敏法，貴金屬沉積，金屬離子摻雜，半導體耦合法等。3、 光催化反應體系工藝條件與控制，如反應物濃度、二氧化鈦的用量和固定化、是否添加電子清除劑或空穴清除劑、擔載材料的選擇、光源和光強、反應器或光電池的結構設計等。4、 輔助能量場的引入，如電場、磁場、微波場等強化措施光觸媒產品性能實驗體驗一臺（效果圖）：目的：證明奧因光觸媒可以持續有效降解甲醛、苯、氨TOVC等道具：射燈、兩塊瓷片（其中一塊經過奧因光觸媒處理）、亞甲基藍溶液過程：將亞甲基藍溶液分別滴在兩塊瓷片上，放在射燈下照射，經奧因光觸媒處理過的很快將亞甲基藍褪去。體驗二臺（效果圖）：目的：證明奧因光觸媒可以抗菌道具：方法一：兩塊面包、射燈方法二：兩根香蕉、射燈過程：將其中一塊面包或一根香蕉用奧因光觸媒處理，和沒有處理過的分別放在不同的玻璃柜內，用射燈照射，沒有處理過的會變質。體驗三臺（效果圖）：目的：證明奧因光觸媒可以防靜電道具：兩根橡膠棒、紙片、綢布、射燈過程：將其中一根橡膠棒用奧因光觸媒處理，然后分別用綢布進行摩擦，未經處理過的橡膠棒會吸附紙片，處理過的則不會。體驗四臺（效果圖）：目的：可以抗污、防老化道具：一塊大瓷磚過程：將其中一半用奧因光觸媒進行處理，放在露天20天，處理過的與未處理過的有巨大反差。體驗五臺（效果圖）：目的：證明奧因光觸媒可以分解煙油道具：方法一：瓷磚、剪貼字方法二：布方法三：玻璃過程：方法一：將剪貼字貼在瓷磚上，采用奧因光觸媒處理，然后將剪貼字揭掉，放在油煙較嚴重地方，很快出現 剪貼字字型方法二：將布用奧因光觸媒處理，然后故意用煙油子蒸汽噴射，把布巾放在有陽光的地方48小時后，幾乎 看不到煙油子的痕跡。方法三：將涂有光觸媒的玻璃表面用煙頭熏黃，再放于陽光下曬，黃色逐漸褪去，時間足夠長后，可恢復如 初。體驗六臺（效果圖）：目的：證明奧因光觸媒親水性道具：黑色壓克立板或玻璃鏡過程：在黑色的壓克立板上做實驗組與對照組，左半邊經過光觸媒加工，而右半邊則沒加工。在經過光的照射后，在以噴霧器將水噴灑在壓克立板上，模擬出下雨的環境。經邊光觸媒加工的一半，完全看不出水的痕跡，其實水是存在的，只是因為光觸媒的超親水性，讓水滴成為水膜，薄薄的附在板上，而未加工的部分則是明顯的水滴。辨別光觸媒中是否含有添加劑的簡易方法方法一：旋轉法。用離心機旋轉15分鐘，若出現分層的光觸媒一定含有分散劑，未出現分層的光觸媒不含分散劑方法二：聞味法：如果打開光觸媒液包裝的瓶蓋，有酒精味、樹脂味、或其它有機物氣味，則含有分散劑。方法三：加熱法：盛少量光觸媒到坩堝，用酒精燈進行充分加熱，若殘留物呈黑色灰燼狀，則含黏結劑；否則無。方法四：濃度法：按目前公開的資料，不含分散劑的光觸媒濃度超過1%已經很高，含黏合劑則可以超過3%，所 以可以通過觀察濃度的辦法辨別。影響光觸媒產品效能及價格的幾個因素一、 二氧化鈦晶體類型二氧化鈦具有多種晶體結構，市場上常見的有銳鈦礦型和金紅石型。其中銳鈦礦型適用于光觸媒，氫氧自由基飽和度高，氧化分解能力強。二、 二氧化鈦晶體粒徑大小光觸媒是在表面上進行作用，表面積越大，處理能力越強；同樣的處理面，顆粒粒徑越小，相對表面積越大（比表面積越大），氧化分解能力越強。國際上通常將粒徑100納米以下的材料統稱為納米材料；不同的粒徑所需要的生產工藝不同，粒徑越小，工藝要求越復雜，生產成本越高。而粒徑每下降一個數量級，價格就不是簡單的一倍兩倍的事情。除實驗室外，目前國際上在規模化生產中能達到10納米以下的還很少。三、 粘合技術粘合技術是光觸媒的關鍵技術之一。如果粘合技術不過關，二氧化鈦就容易脫落，就不可能具備長期有效性。另外，粘合技術不過關，二氧化鈦將會將粘合劑分解掉，而造成脫落。技術含量高的光觸媒甚至可以不添加黏結劑而保持長期性。四、 分散技術光觸媒的專利技術之一。納米二氧化鈦粒子容易團聚，如果分散技術不好，將會形成較大個體的二氧化鈦顆粒，這與光觸媒技術要求的納米技術（大比表面積）相違背，處理能力急劇下降。五、可見光技術光觸媒的專利技術之一。光觸媒在紫外線的作用下才能充分發揮作用，光照條件限制了光觸媒的應用，如果想發揮大的效果，必須添加紫外燈；普通光觸媒沒有紫外線不能發揮效能！可見光技術是光觸媒研究方向之一，目前效果并不理想，如有的產品，添加銀或銅的方式，實現可見光作用。但是，銀或銅容易被氧化，氧化后就會失去原有性能，所以無長期性。由于以上各種原因，造成了市場上各種光觸媒產品性能差異，價格相差很大。我們知道，在技術上的點滴差距都會使產品性能產生質的不同！例如，有的廠家只是購買100納米左右的二氧化鈦粉末，再加上水、酒精等簡單方法，根本無工藝可言。這樣的產品既坑害了消費者，又擾亂了光觸媒這一新興產業光觸媒鑒別方法近來，網絡上發現大量鑒別光觸媒的方法的帖子，其中有個別廠家、商家誘導消費者。為此，應部分客戶、消費者的要求，整理如下內容以供參考。鑒別光觸媒應該首先鑒別光觸媒真偽，其次鑒別光觸媒優劣。優質光觸媒應為：通過特殊的制備方法完成納米級二氧化鈦在水中的分散，膠體、粒徑小（15納米以下）、顆粒均勻、無分散劑、無黏結劑、不含重金屬、濃度適中、黏度適中、附著力好、褪色性能好、分散均勻、狀態穩定、無分層、無味、噴涂后無色、中性，適合各類表面。光觸媒真偽鑒別1、 看顏色。由于制備方法不同和用途不同，光觸媒呈現不同顏色，常見的顏色有乳白色、淡黃色、淡藍色或無色液體、半透明液體。如果顏色暗黑，則為偽劣的光觸媒產品。2、 光散性。當可見光透過溶膠時會產生明顯的散射作用，即丁達爾現象。膠體有丁達爾現象，而溶液沒有，所以可以用丁達爾現象來區分膠體和溶液。不論何種顏色的光觸媒溶液都應該有丁達爾現象。若沒有丁達爾現象，則為偽劣的光觸媒產品。3、 穩定性。光觸媒分散技術較好，一般不會分層、沉淀，但是若納米粒徑小、沒有分散劑，那么長時間靜置可能有少許凝聚現象，使用時搖動幾下即可，不影響使用性能。若容易發生沉淀而且沉淀較多，則為偽劣的光觸媒產品。偽劣產品由于材料選用差、分散工藝差等原因導致大量沉淀，這種沉淀不是所謂的納米二氧化鈦含量高所致，而完全是材料及技術原因造成的。一種原因是用普通鈦白粉假冒納米級二氧化鈦，顆粒大了上千倍；另一種原因是生產工藝不過關，納米二氧化鈦呈團聚狀態，遠遠大于100納米的國家納米技術標準。4、 看氣泡。用力搖動光觸媒后產生少量清澈的水泡，并很快消失；若搖動后有肥皂泡狀的氣泡產生，并很長時間才能消失，則為偽劣的光觸媒產品。5、 看褪色功能。將甲基藍稀釋后滴在已噴涂光觸媒的瓷片上，光照后，藍色很快消失。若不能褪色或褪色不明顯，則為偽劣的光觸媒產品。6、 看起效時間。光觸媒通過表面作用分解有機物，所以需要一段時間才有比較明顯的治理效果，優質光觸媒一般需要7-15天分解有機物。7、 看光照條件。光觸媒是通過吸收光的能量后表現催化劑作用的，無光狀態光觸媒沒有能量來源，所以沒有效果。據資料顯示，目前達到550nm的產品能進行批量生產的還很少。8、 看企業標準備案。標準是規范企業進行產品生產的基本文件，企業生產產品至少應該有在市級質量技術監督局備案的企業標準。光觸媒優劣鑒別1、 是否分層？用離心機旋轉10分鐘，若出現分層的光觸媒一定含有分散劑，未出現分層的光觸媒不含分散劑。優質光觸媒不含分散劑。2、 是否有殘留物？盛少量光觸媒到坩堝，用酒精燈進行充分加熱，若殘留物呈黑色灰燼狀，則含黏結劑；否則無黏結劑。優質光觸媒不含黏結劑。3、 是否有氣味？如果打開光觸媒包裝的瓶蓋，有酒精味、樹脂味、或其它有機物氣味，則為劣質光觸媒。優質光觸媒為無味的水溶液。4、 是否呈現中性？測酸堿度PH值。若光觸媒PH值在5以下或者大于9,腐蝕作用明顯，可能使墻面或家具、織物表面變色。優質的光觸媒產品是中性的，PH值接近7，一般6-9之內也可以，不會對物體產生腐蝕作用。5、 是否會變色？劣質光觸媒在陽光的直射下幾小時內變黑，這是因為二氧化鈦在光照下會發生光催化反應，氧化了其溶液中的有機物成分。優質光觸媒在光照下不會變色。6、是否有粘性？劣質光觸媒狀態如糊狀、較稠、有一定粘性。優質光觸媒狀態如水，基本沒有粘性。7、 是否有檢測？選擇光觸媒產品之前必須要求光觸媒生產廠家出具權威檢測機構的三份檢測報告，即滅菌效果檢測報告、有害物質降解效果檢測報告和產品無毒試驗報告，而且，三份報告均必須印有CMA標志（國家計量認證單位標志）。在這三份報告中，尤以無毒試驗報告最為重要。如果消費者在選擇光觸媒產品時，生產商不能提供無毒試驗報告，就說明其光觸媒產品在加工過程中添加了其他有害物質，產品的無毒特性已經被破壞，劣質光觸媒的使用存在環境和健康隱患。8、 濃度鑒定。常用的光觸媒濃度為0.5-0.8%，有添加劑的光觸媒可以達到3%以上，但是有添加劑的光觸媒表面會被添加劑部分覆蓋，影響光催化性。若無添加劑，光觸媒濃度達到1%時，性能已經非常優異。優質光觸媒不含添加劑。9、 粒徑鑒定。光觸媒的性能與二氧化鈦的顆粒大小有關，顆粒越小，光催化效果越好。除實驗室外，目前國際上在規模化生產中能達到10納米以下的還很少。10、 附著鑒定。優質光觸媒具有良好的附著力，噴涂涼干后即可形成一層牢固的薄膜。二氧化鈦正是通過這一膜層吸收陽光中的紫外線，并產生光催化作用的。噴涂后能否形成薄膜，直接影響到降解效果，而膜層是否牢固又影響到產品能否持久地發揮效力。一類劣質光觸媒噴涂后無法形成膜層，干燥后迅速粉化。而另一類光觸媒噴涂后雖然可以成膜，但用濕布擦拭后立刻消失。這兩類產品均無法正常發揮光觸媒降解污染和滅菌作用。消費者在選擇購買前可用手指沾少量光觸媒在深色桌面均勻涂抹，待涼干后觀察其成膜狀態，并用濕布擦拭觀察其附著力。如果產品粉化或者無法附著，即可斷定產品質量不佳。警惕：1、有的人用甲醛清除劑充當光觸媒使用。2、 有的人在光觸媒里加入甲醛清除劑來應付治理后的檢測。3、 有的人在光觸媒基礎上編造出諸多新名詞來欺騙經銷商和消費者。4、 有的人超出現有光觸媒研發水平夸大光觸媒的功能。5、 有的人利用自己的特殊優勢（資金、技術背景）做虛假宣傳消費者在使用光觸媒的時候，可以用一些簡單方法鑒別它的真假，讓假的和劣質光觸媒遠離我們！但是更重要的是提高品牌意識，選擇規范公司的光觸媒產品附：丁達爾現象在光的傳播過程中，光線照射到粒子時，如果粒子大于入射光波長很多倍，則發生光的反射；如果粒子小于入射光波長，則發生光的散射，這時觀察到的是光波環繞微粒而向其四周放射的光，稱為散射光或乳光。丁達爾效應就是光的散射現象或稱乳光現象。由于溶膠粒子大小一般不超過100nm，小于可見光波長（400nm?700nm），因此，當可見光透過溶膠時會產生明顯的散射作用。而對于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對光的散射作用很微弱。此外，散射光的強度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強。所以說，膠體能有丁達爾現象，而溶液沒有，可以采用丁達爾現象來區分膠體和溶液。光觸媒市場魚龍混雜近年來，隨著人們家居環保意識的不斷增強，市場上出現了眾多的光觸媒產品，光觸媒產業也因此而迅速成長為一個有著巨大市場空間的新興行業。抗菌的光觸媒地板、光觸媒家電、光觸媒空氣凈化產品......“光觸媒”，這個被世界權威專家譽為“當今世界最理想的殺菌凈化新技術”，以各種各樣的形式走進了人們的視野中。但是，有關專家指出，我國目前市場上的光觸媒產品品牌眾多，產品品質不一，一些打著治污旗號的小作坊企業，用廉價替代品冒充光觸媒產品，擾亂了市場秩序。光觸媒，是光+觸媒（催化劑）的合成詞，它是一種以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。光觸媒由光和觸媒兩部分組成，光可以是自然光或者普通燈光，觸媒是指納米二氧化鈦粒子。它是通過光的能量來產生觸媒作用，達到殺菌、除臭、防污、防紫外線等功效，并且效果徹底、安全、高效、持久。據中國室內裝飾協會室內環境監測中心和中國疾病預防控制中心等權威部門所做的檢測，光觸媒的殺菌效果可達到99.9%，對甲醛、苯、氨等有害氣體的消除率可達到90%以上。據介紹，光觸媒產品從上個世紀末才在日本、韓國開始推廣應用。以光觸媒技術領先的日本為例，近年來，日本已在防污、抗菌、除臭、空氣凈化、水處理、可降解塑料及環保等許多方面達到了實用化