称心常识网1.商品“光触媒”
“触媒”是日语，翻译成中文是“催化剂”的意思，光触媒就是“光催化剂”，目前光触媒已约定俗成为壹个商品名称。向出定义：“光触媒”是这样一种产品，它涂布于基材表面，在室内或车内可见光作用下，产生光催化作用，该作用效果包括降解空气中有毒有害气体；杀灭细菌、霉素和病毒，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解无害化；同时还可释放一定浓度的负氧离子。具备除臭、抗污、杀菌灭病毒、净化和清新空气等功能。它的成分是纳米二氧化钛和微量可见光活性修饰剂。
2.光催化（光触媒）概念
这里说明科学上纯粹的“光催化”（光触媒）的概念。
1967年，日本东京大学本多建一教授与他的博士学生藤岛昭发现，用紫外光照射二氧化钛电极可发生水的电解反应，产生氢气和氧气，这就是一种纳米二氧钛的光催化现象。内在原因是纳米二氧化钛作一种半导体氧化物，当被高能量的紫外光光子轰击时，电子会从基态跃迁到激发态，产生高能量的自由电子（e-）和空穴（h+），高能量自由电子和水或氧分子形成羟基自由基（·OH），以及其它一些氧活性基团（如：O?·、HO?·和H?O?等），它们都具有极强的氧化能力，能降解有机污染物，杀灭细菌、霉菌和病毒，同时也会释放出负氧离子。具有光催化（触媒）活性的材料除了纳米TiO2外，还有许多种，如：纳米ZnO、CdS、WO?、Fe?O?、PbS、SnO?、ZnS、SrTiO?等，但是只有纳米二氧化钛（TiO?）稳定无毒，并且具有良好的生物相容性，适合用于人们生活场所空气净化用光催化剂，其它纳米光催化剂有的本身有毒性，有的不稳定，都不适合作为“光触媒”商业产品原料应用。
二氧化钛（TiO?）有锐钛型（Anatase）、金红石型（Rutile）及板钛型（Brookite）三种晶体结构，其中只有锐钛型晶体具有强的光催化性能。
锐钛矿型纳米二氧化钛的形态有粉体形态和胶体形态，前者有一定的软或者硬团聚，后者有优异的单分散性，更适宜作为光触媒的原料。因此，光触媒原料应该是锐钛矿型纳米二氧化钛晶体胶体溶液，平常称为纳米二氧化钛胶体。
纳米二氧化钛的光催化活性和许多因素有关，如：表面态（表面羟基和缺陷）、晶型、粒径、结晶度等。这里非常指出并不是粒径越小光催化活性越好。
3.光触媒外观
锐钛矿型纳米二氧化钛胶体晶体是颗粒状，如图1所示。在高分辨率电镜下面显示出晶体晶格距离是0.351nm，这个数据是锐钛矿型晶格特点之一。
图1 锐钛矿型纳米二氧化钛晶体颗粒电镜图
商品光触媒是啥子外观呢？首先，大家要知道理论上光触媒浓度越高越好，但是浓度过高没有办法施工，难以形成看不见的纳米透明膜，1%是允许的顶尖浓度。因此，浓度1%是优质光触媒的产品的重要指标。
1.0 %浓度的优质光触媒产品外观是乳白色的无气味液体，如图2所示。纳米二氧化钛的浓度越低时，颜色越淡，当然光催化活性也会越低。将光触媒产品稀释到0.3 %时，颜色明显变淡，当把光触媒产品稀释数十倍后会得到一种淡蓝色液体，这种淡蓝色并不是发生了化学反应，而是一种光的散射现象。纳米粒子稀溶液受到光线照射时会产生淡蓝色光，这就是纳米稀溶液的光散射现象。
图2 商品光触媒不同浓度时的外观
4.光触媒功能
光触媒是一种多功能产品，可以无挑选地降解几乎全部空气污染气体（包括甲醛）、杀死细菌霉菌和病毒，同时释放负氧离子。
光触媒喷涂在物体表面形成一层肉眼看差点的纳米薄膜，膜中的无数纳米二氧化钛粒子，在可见光的作用下产生羟基自由基和其它活性氧基团，这些基团和纳米晶体表面空穴光催化氧化还原降解有机污染物，破坏细胞壁杀灭细菌、霉菌和病毒，同时产生对人体有益的负氧离子。这三种功能是孪生的，必然同时存在，缺一不可！缺少其中某个功能都不也许是真实的光触媒。
因此，只有同时具备上述3个功能的光触媒才是真实的光触媒产品。
5.光触媒作用机理
光触媒在物体表面喷洒后，经自然干燥形成一层透明的纳米二氧化钛膜，这一层纳米膜同时具有三个方面的功能：降解有毒污染物（除甲醛去异味）；抗菌防霉杀病毒；释放负离子。由于这三个功能的作用达到净化清新空气的目的，这一过程用图3表达。
从图3可以看出，光触媒产品的三种功能很大程度上均来自壹个强氧化性物种“羟基自由基（·OH）”。纳米二氧化钛是一种半导体氧化物，钛元素外层电子存在激发态空轨道，当具有高能量的紫外光照射晶体表面时，基态电子吸收光子能量跃迁到激发态，成为高能量自由电子，作用于水和氧分子就会形成强氧化性的羟基自由基，该自由基降解有机污染物杀灭细菌霉菌和病毒，或者转化为负氧离子，负氧离子另壹个重要来源是高能量自由电子直接和氧气分子结合。当然，纳米二氧化钛晶体表面受光激发后产生自由电子，原位上会形成壹个带正电荷的空穴（h+），它们也可以直接作用有机污染物，在杀灭细菌霉菌和病毒时也会起到作用。如图4所示，羟基自由基和空穴杀灭细菌霉菌和病毒时有三种路径（1）穿透细胞膜，漏液死亡；（2）氧化辅酶不能呼吸死亡；（3）破坏细菌DNA死亡。
当光子轰击纳米二氧化钛晶体表面时，激发出来的高能量自由电子可以和氧分子直接结合形成负氧离子，这也是光催化生成负氧离子的主要形成机理。如图5所示。
6.光触媒要求和伪劣判断光触媒的质量要求
（1）光触媒溶液酸碱度
广泛pH试纸光触媒产品的pH值，pH = 4-6为合格产品。因为纳米二氧化钛胶体粒子等电点约为6.25，稳定体系的pH值必须小于等电点数据，理论上越低越稳定，但是pH太低，意味酸度增高，产品的腐蚀性增大。一般来说pH小于3的光触媒产品不提议运用。
（2）冷冻稳定性
将光触媒溶液放入冰箱冰冻24小时，取出室温放置，融化后得到的溶液仍然均匀，无分层现象为合格。
（3）附着力检测
取深色人造板3块，大小约30*30厘米，将光触媒分别在上面喷洒。一块正常喷洒处理；一块稍过量，产生大的液滴；第三块过量产生流挂。放置自然凉干，观察三块板表面情况，正常处理木板表面外观没有变化；稍过量的第二块有痕迹并且不能擦去；第三块表面有粉末出现。如果第二块木板痕迹能轻易擦去为不合格。
（4）光触媒粒径检测
要观察光触媒产品中粒子的粒径要专门的设备，电子显微镜（TEM、SEM或者AFM）。高校测试中心或者纳米材料研究室会有这种设备，可以联系检测，这里不详细介绍。如果光触媒产品稳定性合格，并且具有好的可见光光催化活性，基本上可以判断会是纳米材料，这一项可以不送检。
（5）纳米二氧化钛光触媒晶型检测
光触媒原料是锐钛矿型纳米二氧化钛，要确定产品是否属于该晶型，方式是做XRD测定。将一定量的光触媒液体产品中的水蒸发，105度烘干粉体。将所得到的粉体样品送相关检测中心的XRD检测室。如果产品有良好的光触媒活性，基本上可以判断是锐钛矿型纳米二氧化钛，这一项也可不送检。如果要排除纳米氧化锌的存在就要送检。当然在光触媒溶液中加入一些盐酸，如果溶液变清，介绍是纳米氧化锌。纳米氧化锌不能用来制作光触媒产品，因为它特别不稳定甚至可以和空气中的二氧化碳反应。
（6）光触媒可见光活性功能检测
光触媒产品在室内或者车内光线下应该具有良好的光催化活性，即具有“可见光光催化活性”。当然在太阳光下会具有更高的光催化活性，因为太阳光中含有约3%的高能量紫外光。
光催化剂的光催化活性实验需要专门的仪器设备，但是大家也可以用简便的方式进行科学的定性评定。
7.光触媒产品伪劣判断
空气中的异味污染气体都是有机物气体，肉眼看不见，它们浓度的变化无法直接观察到。但是有一类有机物是看得见的，那就是有机染料分子，因此大家可以用染料分子光催化褪色来检验光触媒的功效。具体操作如下：
（1）取二只透明容器，可以是玻璃杯、玻璃试管、一次性透明水杯等。
（2）在其中一只中倒入光触媒溶液至2/3处，滴入1-2滴红墨水(最容易得到的染料溶液)，混合均匀。也可是其它有颜色的有机物，如：亚甲基蓝、罗丹明等，咖啡水溶液也可以。不容用茶水，因为里面有茶碱会破坏光触媒稳定性。
（3）把带色的光触媒溶液倾到一半至另一只透明容器中。
（4）一只避光保存，一只放置室内有光亮处。注意不容让窗外太阳光照射到。
数小时后或第二天观察颜色的变化，有光照的红色会逐渐变淡，直至所有褪去；如果在太阳光下暴晒，数十分钟就会看到褪色效果。而没有光照容器中的红色没有啥子变化。颜色褪色越快光触媒的质量越好。
试验样品结果判断：
（1）如果数天后颜色都没有变化或只有微弱的变化，则该光触媒产品属于伪劣产品。
（2）如果加入红墨水即将褪色，或褪色数小时或隔天后又恢复颜色，则该产品也许是强氧化剂溶液，而非光触媒产品。置于暗处的另一半也发生褪色也介绍是氧化剂或者加入了氧化剂。
（3）光触媒产品可以数次重复光照褪色实验。
由于光触媒是目前最为优异的室内车内空气污染治理产品，市面涌现众多假冒伪劣产品，弄出很多的所谓“褪色”实验。但是有的不科学，有的完全是骗人的把戏。图6的表格了常见的各种证明光触媒效果的方式正误相对，有兴趣可以细心查自，此处不作更多的文字描述。
图6 常见证明光触媒效果的方式正误相对
7.光触媒工业应用
光触媒在工业产品上的应用特别广泛，并且在日益增多，目前已经有的应用主要归纳如下。面料光触媒：面料专用光触媒可以赋予面料净化甲醛、抗菌和释放负氧离子的功能。陶瓷光触媒：陶瓷专用光触媒可以赋予瓷砖表面净化甲醛、抗菌和释放负氧离子的功能，并且瓷砖表面具有自洁净，不会附着有机污垢，长久不用清洁或容易清洁。纸用光触媒：经光触媒涂布处理的纸特别适合用于儿童读物的印制，因为它会具有良好的抗菌功能。墙纸经光触媒处理会具有净化室内空气的能力。外墙自洁净光触媒：外墙经光触媒处理会持久保持洁清和颜色艳丽。
8.光触媒日常应用
光触媒是最为优异的室内车内空气治理产品，持久多功能，安全无毒。即使不是新装修的人们活动主题空间也可以做光触媒喷洒处理，因为它会让处理过的空间持久维持2000左右的负氧离子浓度，负氧离子有『长寿素』之称，可以提升人体免疫力，有利健康。光触媒的应用范围如下：人居环境：居室、别墅、酒店、旅馆等工作环境：办公室、会议室、写字楼、实验室等交通运输：汽车站、飞机场、高铁站、地铁站等交通工具：车辆、飞机、火车、高铁、船舶等娱乐环境：网吧、电影院、歌舞厅、KTV厅等医疗系统：医院、卫生所、保健院、门诊部、急救中心、防疫站等教学系统：学校教室、宿舍、礼堂、食堂、图书馆等。
在装修空气污染治理时，光触媒应用有一定的局限性。光触媒作为居屋和车内空气净化产品，具有安全、持久和多功能的特征，但是污染物浓度太高，又希望尽快体现治理效果，提议治理施工时，有必备和其它手段结合。例如对于刚装修完成的新房，先用高温蒸汽处理全部异味重的物体表面，再进行光触媒施工；新车座椅先高温蒸汽表面薰蒸，再全车内表面仔细喷洒车用光触媒。另外，有些光照差点的家具表面，往往又是甲醛重要挥发源，如内表面、背面、底部和顶部（也是甲醛重要挥发源）要用专门甲醛净产品处理。
如果有长时间存在油漆异味，提议油漆表面运用钛唐油漆异味清除剂，或者运用甲醛异味二合一清除剂。
9.光触媒施工
光触媒应用时要在物体表面形成纳米膜，为了不影响物体的外观和颜色，光触媒纳米膜的厚度不能大于400nm，因此施工喷枪喷嘴的口径不容大于1.0mm，最好小于0.5mm。如果是手动瓶要选用雾化好的喷头。车用光触媒可以运用钛唐新推出的纳米喷涂器，纳米喷涂器如图7所示。
光触媒施工时，不容形成大的液滴，更不容产生流挂，不小心过量，在它完全干透前擦拭即可。如果不小心过量运用，在物体表面产生了痕迹，由于纳米材料好的附着力，不能轻易擦掉，也不用担心，提议用拧干的湿毛巾沾牙膏耐心擦拭干净。
10光触媒相关概念分析
（1）无光触媒或暗触媒
近来市面上出现“无光触媒”或『暗触媒』名字，并介绍是光触媒的更新替代品，是室内空气污染治理技术的又一次突破，是日本专属特许专利，主要成分是磷酸二氧化钛化合物。事实果真会是这样吗？
“触媒”日语，中文意思是“催化剂”，光触媒即光催化剂，它的主要功能是可以在光作用下降解甲醛、苯系物和 TVOC 等室内和车内污染物，抗菌防霉，同时释放负氧离子，是最为优异的室内车内空气污染治理产品。“无光触媒”翻译成中文就是“无光催化剂”，科学逻辑不通，为杜撰的名称。
那么所谓的“无光触媒”的也许会是啥子物质？
光触媒是目前最优异的室内车内污染治理产品，但是它在没有光的情况下不会起作用，这一点让客户担心，因此有商家利用人们这种心理，杜撰出壹个“无光触媒”产品，满足这一部分客户的心理。这些“无光触媒”常常会是氧化剂，或者是价格比较低的专门除甲醛产品，如果是后者是可以用的，但是如果是氧化剂就不提议运用，因为它对人和物都有危害。
没有光的地方光触媒效果确实是会有限的，并且这些地方往往又是甲醛的重要挥发源，但是没有关系，大家可以用专门除甲醛产品处理好，如：特效甲醛净。全部的外表面用光触媒处理好，注意要用“可见光”光触媒，它在灯光下和室内自然光下都有特别优异的效果。
另外， “磷酸二氧化钛”不符合化合物命名规则，因此，不存在这种物质，如果是指磷酸和钛的化合物，应该称为“磷酸钛”或者“磷酸氧钛”，但是它们只是普通的盐类化合物，没有任何光催化活性，也不能在没有光的情况下除甲醛。
（2）氮化钛（g-C3N4）
氮化钛（g-C3N4）众多地方出现它可以作为可见光光触媒原料，大家也不用做多的理论你解析，这里记录壹个g-C3N4光催化活性实验结果供参考。当然也只能算是一家之言。从阿里采购g-C3N4样品，外观为淡黄色粉体，无味。配制1%溶液，粉体不溶于水，不太稳定，放置一段时间会发生沉降。取一次性塑料杯，装三分之二杯g-C3N4分散液，加入数滴罗丹明染料溶液，搅拌成均匀的红色分散液。将红色溶液一分为二，一半置于桌面见光，一半置于冰箱避光。二天后，相对二个溶液，颜色没有变化，表明没有发生光催化反应。如图8所示。
结论：采购到的g-C3N4粉体没有可见光光催化活性，不能用于光触媒原料。
（3）甲醛溶解酶
没有甲醛溶解酶或者甲醛分解酶这种物质，即使有也不能用于室内车内除甲醛。生物酶就是一种蛋白质分子，其实我们对于蛋白质分子一点也不生疏，大家平常吃的鱼肉蛋就是富含蛋白质的物质，这一些物质容易发臭变质，原因就是其中的蛋白质分子引起的。如果人们在物体表面到处喷洒蛋白质溶液，就会发臭生霉，因此说即使有甲醛溶解酶也不能随意喷洒。另外，生物酶催化剂特别贵，会按克来销售，并且它们具有生物活性，实验室的酶制剂一般会在冰箱保存。市面上标上甲醛溶解酶标签的商品，如果是没有腐蚀性的甲醛清除剂，是可以运用的，如果是氧化剂不提议运用，因为对人和物均有危害。氧化剂也可以除甲醛，常会标准运用时封闭门窗。
