新型光触媒涂料

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1、新型光触媒涂料姓名：刘强 学号： 5702105089 班级：材料 055 班摘要：光触媒（photocatalyst）是一类以TiO?为代表的具有光催化功能的光半导体 材料的总称。光触媒 T i O 2可氧化分解各种有机化合物和部分无机物 , 能破坏细菌 的细胞膜和固化病毒的蛋白质 ,能够在材料表面形成永久性的抗菌防污涂膜 , 具 有极强的防污、杀菌和除臭功能。光触媒在日本等国已得到了广泛引用 , 在我国 还处于起步阶段。 本文就光触媒的原理、 作用，新型光触媒涂料的新进展和市场 前景作了简要描述 , 旨在推广光触媒新技术 , 促进其在我国各行业的应用， 尤其是 我国的建筑行业。关键词： 光

2、触媒；涂料；新型；应用；前景1 序言光触媒（photocatalys是一类以TiO2为代表的具有光催化功能的光半导体材 料的总称。光触媒TiO?可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的 细胞膜和固化病毒的蛋白质 , 能够在材料表面形成永久性的抗菌防污涂膜 , 具有 极强的防污、杀菌和除臭功能。本文就光触媒的原理、作用，新型光触媒涂料的 新进展和市场前景作了简要描述 , 旨在推广光触媒新技术 , 促进其在我国各行业 的应用。? 光触媒反应机理及功能应用2.1 光触媒反应机理 1 光触媒是一种分子级的金属氧化物材料（二氧化钛比较常用），它涂布于基 材表面，在光线的作用下， 产生强烈催化降

3、解功能： 能有效地降解空气中有毒有 害气体；能有效杀灭多种细菌， 并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处 理；同时还具备除臭、抗污等功能。热力学理论表明 ? ，分布在表面的光生空穴因具有很强的得电子能力 , 可将 吸附在TiO2表面上的OH-和H2O分子氧化成 OH自由基。在光照射下， 光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能， 使其表面发生激励 而产生电子（ej和空穴（h+）。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与 水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基（OH）和超级阴氧离子（O ）。如原理图所示，这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很强的氧 化能力，几乎能将所有

4、构成有机物分子的化学键切断分解。 因此可以将各种有害 化学物质、恶臭物质分解或无害化处理，达到净化空气、抗污除臭的作用。原理 图如下图所示：光触媒的主要功能光触媒作为一种新兴的空气净化产品，主要有以下功能：空气净化功能：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响 从类身体键康的有害有机物起到净化作用。杀菌功能：对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。 在杀菌的同时还能 分解由细胞死体上释放出的有害复合物。除臭功能：对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。防污功能：防止油污、灰尘等产生。对浴室中的霉困、水锈、便器的黄碱及 铁锈和涂染面褪色等现象同样具有防止其产生的功效。净化功能

5、：具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能，且表面具 有超亲水性，有防雾、易洗、易干的效能 。光触媒具有这么多的“优秀品质”，所以被广泛应用于各个领域。如： 环境净化：SOX,废弃物的净化，废水处理，废气净化，地下水净化； 公路：隧道内墙，道路保护围栏，反射镜，公路指示板，隔离墙； 住宅设备：便器，瓷砖，浴盆，壁纸，玻璃，窗框，百叶窗，照明罩； 建材：内墙材料，外墙材料；家电：空气净化器，空调，冰箱，净水器，餐具干燥器；汽车：汽车空调，汽车玻璃，照明罩，汽车座舱材料；农业：塑料大棚，土壤杀菌剂，杀虫剂；日用品：餐具，刀具，汤勺，筷子，菜板，玻璃杯；店铺：牌匾，墙壁，电灯；医疗：癌症的治疗。

6、3新型光触媒涂料产品3.1纳米光触媒涂料纳米光触媒因能分解空气中的有机物及浮游菌，从而达到杀菌、抑菌、净化空气、预防病毒感染等功效，成为当今世界热门抢手的商品。 而纳米光触媒的另5一个特性还鲜为人知，这就是它所具有的自洁功能在当今流行的建筑装饰板材铝塑复合板的应用中， 其表面自清洁性一直 是国家有关部门关注的问题， 同时也是各生产厂家急于解决的难题， 纳米光触媒 涂料涂附在铝塑复合板表面即可解决这一难题。 该涂料为液态、 透明状， 呈微黄 绿色，干燥后为无色透明涂层。 其特性是利用光能和空气中的水分及氧气， 激活 光触媒二氧化钛涂膜从而产生强大的氧化还原力， 将污垢和有害物质分解， 以达 到自

7、清洁的目的。 由于该涂料干燥后为透明状， 对铝塑复合板原涂层的色泽、 花 色没有任何影响。 在我国大力推广绿色家园、 环保建材的今天， 纳米光触媒涂料 将铝塑复合板的生产、 应用带来新的生机。这里主要介绍纳米二氧化钛光触媒 （纳 米抗菌涂料专用）。纳米二氧化钛光触媒 （纳米抗菌涂料专用） 性质及用途： 纳米涂料已被认定 为北京奥运村建筑工程的专用产品， 展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。 它 利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解消除作用。 对甲醛、氨气 等有害气体有吸收和消除的功能， 使室内空气更加清新。 经测试， 对各种霉菌的 杀抑率达 99以上，有长期的防霉防藻效果。 纳米改

8、性涂料，具有高强的附着力， 漆膜硬度高且有韧性， 优良的自洁功能， 强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力， 疏 水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于 15000次，具有良好的保光保色性 能，抗紫外线能力极强。使用寿命达 15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙 面的硅酸盐类物质配位反应， 使其牢牢结合成一体， 附着力强，不起皮，不剥落， 抗老化，可在10C到25C之内正常施工。使建筑行业施工缩短了工期，提高 了功效，涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明， 纳米改性涂料的市 场前景是非常好的。该产品有以下优点：产品粒径小；比表面积大；负离子活性强；光催化效率 高；分解有害气体彻底、速度快；

9、分散性好。3.2复合光触媒川型产品功能一一精细纳米高科技环保产品， 具有分解甲醛、苯系物、氨、TVOC 等有害气体， 去除装修污染， 净化室内空气的功效； 抗菌除霉、去除异味的功效。 一次施工，长期收益。适用范围家庭居室、厨房、卫生间等；医院、学校、办公室、宾馆、饭 店、影剧院、车站等公共建筑和场所；火车车厢、汽车车厢等公共交通工具。3.3 高效能光触媒自从1972年日本的Fujishima和Hon da教授发现TiO2的光催化特性以来，由 于在环境污染治理方面具有巨大的潜在的应用价值，以TiO2为代表的光催化环保材料得到广泛的关注目前 ,提高光触媒效能的研究主要集中在提高其可见光利用 率方面

10、。这是因为TiO2是一种宽禁带半导体,其禁带宽度为312eV ,只有波长小 于387 nm的紫外线才能激发它的外层电子产生跃迁，从而具有催化活性。然而紫 外线具有的能量在太阳光中所占的比例不到 5 % ,而波长为400750 nm的可见 光具有的能量则占太阳能的 45 % , 因此充分利用可见光能量是增强光触媒的催 化效能的最现实有效的途径之一。提高光触媒的可见光催化活性有几种途径：表面光敏化即将光活性化合物 （即光敏剂 ） 用化学或物理方法吸附在光触媒的表面。光敏剂有利于增强光触媒 对可见光的吸收能力 , 使光触媒能被可见光激发 7,这样就可以提高光触媒的催 化效能。搀杂这是提高TiO2催化

11、效能的另一种很重要的方法，指在光触媒中引入 其它物质 ,包括离子、原子或 TiO2 的同素异晶体等 , 这些物质与 T i O 2形成置换固 溶体或间隙固溶体，使TiO2晶体发生晶格畸变，产生更多的晶体缺陷，受到可见光 激发时就可以发生电子跃迁 , 表现出可见光催化活性。掺杂 8 包括：原子掺杂、 离子掺杂和TiO2的同素异晶体掺杂。4 新型光触媒新进展 日本东丽公司研制成功高耐久性光触媒涂层剂：日本理化学研究所和东丽公司合作研发，日前成功地将使用氧化钛等光触媒材料涂层剂的产品的耐久性提高 了A倍。该技术的应用方法与传统的助剂相同，被处理材料浸渍处理后只需干燥 处理即可形成涂层薄膜。据了解，该

12、技术的关键是有效利用了 Fullerene （富勒烯）。Fullerene是球壳 状碳分子，是碳的同素异构体碳 C60。碳的同素异构体有C60、C70、C84等， 它们都是呈网状球形结构，但是C60的存在价值最大。光催化涂层剂是由以氧化 钛等光催化材料和粘合聚合物等组成的涂层剂。 利用此光触媒涂层剂涂层， 可赋 予纺织品抗菌除臭的功效。 这项技术的核心就是在不影响原有的手感风格上， 使 效果保持持久。中国科学院理化技术研究所在多年理论和应用研究的基础上， 成功地研制出 同时具有抗菌、防雾、防霉、自洁、光催化分解污染物等多重功效的新型光触媒 涂料。由于该涂料成膜后具有的亲水以及光催化性能， 在玻

13、璃上使用后， 使玻璃 具有明显的防雾， 自洁功能。 初步的抗菌实验显示， 这种涂料对金黄色葡萄球菌 的抗菌率大于 99%。同时，该涂料还具有室温下快速成膜的优点，室温成膜 48h 后。如不刻意刮划，膜不会被破坏或自行脱落。该涂料可在多种材料如玻璃、陶 瓷、塑料等表面使用，赋予这些材料抗菌、防雾、防霉、自洁、光催化分解污染 物等多重功能。日前，理化所已就此项技术申请了国家发明专利。5 市场前景（结论）自20世纪80年代以来， 以日本、 欧美为代表的工业发达国家在家用电器、电 信通讯、化学建材、日用品、食品包装等产品中开始使用抗菌防霉材料。我国科 研人员也积极追踪国际材料发展的前沿， 自90年代初

14、开始了抗菌剂及其应用的研 究，90年代末进入了一个飞速发展时期。 特别是近年来， 在抗菌材料的研究与应 用领域有了突破性进展，研制的抗菌材料在抗菌、卫生、安全、长效、工艺等性 能上，已基本满足各类产品的抗菌技术要求。近年来，随着人们对于居住环境的品质要求的不断提升， 环保法规相继出台， 光触媒作为绿色环保材料，其应用推广及市场开发前景被一致看好。我们相信， 随着人们健康、 环保意识的进一步增强和社会的发展、 进步， 新型光触媒涂料必 将在我国众多领域得到越来越广泛的应用。光触媒的市场前景十分广阔 , 它的广 泛应用将对我国的卫生及环保体系产生根本的影响 人们担忧的室内空气污染问 题将得到彻底的

15、解决 同时与我们的生活密切相关的领域 如建材.卫生用品 .化 妆品. 医疗器械等都是光触媒大展神奇功能的地方 相信在不久的将来 人们将迎 来一个全新的光触媒的世界 .参考文献 :1 王宇晖,徐高田等 . 光触媒技术的发展与应用 . 化学工程师， 2004，12- 0038 - 042 李大成等.纳米TiO2的特性J .四川有色金属，2002 ,:12- 16.3 张彭义等. 光活性二氧化钛膜的制备与应用 J . 环境进展, 1998 ,6 （5） :50 - 56.4 石原产业株式会社 1 新产品超细二氧化钛 （下） （ 译文） J . 钛白情报通 讯， 1996 ， （4） :19 - 29.5 潘跃. 纳米光触媒涂料 _为铝塑复合板增添新的功能 .天津新力派涂料建材 有限公司， 新型建材与施工技术 .6 Fujishima A ， Honda K. Electrochemical photolysisof water at a semiconductor electrode. Nature. 19727 徐卫红，刘亚秀，由伟等.高效能光触媒的研究进展 . 华北科技学院学报 2006， 3（1 ）8 Abe R ， Sayama K， Arakawa H. ChemicalPhysics Letters ， 2002 ，362