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理性认识杀菌除味的好产品---光触媒

在日本的医院、新干线、飞机、老人院、学校等场所,会常常用到光触媒来做杀菌除味抑菌的空气净化处理。今天我们来认识杀菌除味的好产品---光触媒。

 

1. 光触媒是什么?

光触媒发现于上世纪七十年代的日本,是由日本人命名的,翻译成中文意思是光催化剂,2003年前后引入我国。它是一种以纳米级TiO2(二氧化钛)为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。将其涂布于基材表面,在紫外光线的作用下,可以使有机物或者无机物发生氧化还原反应,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,也能分解人类活动引入的一些生活异味。

最初的光触媒是以纯的TiO2为活性成份,但由于外界光源的限制,近几年通过以离子掺杂、离子注入、贵金属沉积等方法,研究出一系列可见光光触媒,广泛用于除菌和去除病毒等医用领域,近几年还被用于大气污染物的防治。


 

2. 光触媒的作用原理是什么?

光触媒在光照条件下,TiO2的电子从价电带跃迁至导电带,在光触媒表面形成电子(e-)空穴(h+)对,带负电的e-与光触媒表面的O2结合产生超氧阴离子自由基(O2·),带正电的h+与其表面的H2O结合产生羟基自由基(·OH),这两者在化学上都是极不稳定的物质,当有机物质接触到光触媒表面时,便会分别和超氧阴离子自由基及羟基自由基结合,最终反应生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。这一连串的反应,化学上称为氧化还原反应。

光触媒杀菌原理是化学不稳定的超氧阴离子自由基(O2·)及羟基自由基(·OH)破坏细菌的细胞膜使细胞质流失,从而造成细菌的死亡,并且可以固化病毒的蛋白质载体,抑制病毒的活性。

 

3. 光触媒的杀菌、抑菌效果如何呢?能不能除甲醛呢?

光触媒在实际使用过程中备受争议的是光源的限制,纯净的纳米TiO2光触媒只能受波长小于400nm的紫外光激发,才能发挥催化活性,而太阳光中紫外光区的能量仅占总能量的6%,因此,使用效果备受限制。

现代光触媒技术在TiO2中参杂了(铁)Fe3+,(铬)Cr3+,(锰)Mn2+,(钼)Mo3+,(钌)Ru3+,(锇)Os3+,(铼)Re3+,(钒)V4+等金属,以期提高对光的吸收范围。研究表明:参杂效果较好的顺序是V>Cr>Mn>Fe>Ni。金属的参杂对TiO2光的吸收确实有了一定的改善。然而,大多数参杂金属离子的光触媒腐蚀性很大,对家具、墙纸等装修材料产生腐蚀,造成褪色、锈斑等,损害我们的家具、墙纸等,造成不可逆转的损失。

使用贵金属沉积的方法将微量贵金属负载在TiO2上,获得了较好的效果。其中负载贵金属 Pt(铂) 的改性效果最好,Ag(银)次之。但Pt的成本较高,Ag 改性毒性小、成本低,因此,银光触媒有了广泛的应用。

 

辽宁省疾控中心的胡英在《中国消毒学杂志》上发表了一篇名为《光触媒材料抗菌效果及其影响因素观察》的文章,文中比较了纳米TiO2粉剂、纳米Ag粉剂以及载Ag光触媒的杀灭大肠埃希菌及金黄色葡萄球菌效果,结果表明:纳米TiO2在光照下显示出一定的抗菌活性;纳米Ag可表现出明显的抑菌活性;载Ag光触媒不经光照也可显示出一定的抑菌作用,在日光灯照射下,可明显增强抑菌效果,抑菌率达到96.2%。

 

银光触媒真实的杀菌、抑菌效果也印证了这一效果。然而光触媒到底能不能除甲醛呢?

市场上关于光触媒除甲醛的说法很多:纳米光触媒除甲醛说、可见光光触媒除甲醛说、光触媒添加植物活性因子等说法。

 

我们要说的是光触媒是日本人发明的,在日本,光触媒只用来杀菌、抑菌、防霉以及去除细菌代谢、人类生活引入的一些生活异味,根本不能除甲醛。光触媒除甲醛的先决条件是在强紫外灯的照射下,也就是说实验室条件下确实能除甲醛,但离开了紫外灯,光触媒除甲醛的功效就微乎其微了。市场上出现的一系列可见光光触媒,确实能拓宽光触媒对太阳光的吸收,但是具有副作用。大部分厂家还是有自知之明的,他们知道光触媒除醛效果不理想,因此给TiO2里添加了其他的植物提取液和植物精油,即所谓的植物活性因子,以期达到除甲醛的效果,然而这真的能持久发挥除甲醛的功效吗?国家室内环境与室内环保产品质量监督检验中心宋广生主任在《室内环境污染控制与治理技术》一书中明确提到:“这种提取物的液体形态只有3个月的保存期,保存期较短,如果作为商品,则还需解决其保存期这一难题。”

 

综上所述,好的光触媒产品,应用在日常生活环境,有非常好的杀菌、除味、抑菌、防霉的功效。但本文所讲的光触媒,指的是真实有效的光触媒产品,并非商场上虚假宣传的“光触媒”。理性看待光触媒,好产品要应用在合适的领域。夸大产品功效,才是对产品的伤害。



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