光催化技術為室內空氣凈化展現誘人的應用前景

　　隨著工業化以及城市化的發展，環境污染變得越來越嚴重，尤其是小環境的污染。幾乎涉及到我們日常生活的方方面面如室內空氣污染。對于室內空氣污染，目前是對我們生活質量影響最大的，因為對于城市生活來說，80-90％的時間是在室內渡過的，而目前的室內污染是室外污染的5-20倍。尤其是隨著住房節能化和密封性能的提高以及大量裝修材料的使用，室內空氣污染變得更加嚴重。隨著生活和工作條件的改善，現代家庭和辦公樓中都大量使用有機材料進行裝修，而這些有機材料在使用過程中會不斷散發出一些有毒的有機氣體如甲醛等污染居室的空氣。在美國EPA的報告中已把甲醛污染認定為對人體危害最大的有機污染物。最近，國家為此建立了《民用建筑工程室內環境污染控制規范》的國家標準，并于2002年1月1日起實施。該《規范》嚴格規定了民用建筑室內污染物的種類和限量，放射性氡、甲醛、氨、苯和揮發性有機物被列入污染物名單。《規范》還把民用建筑分為兩類進行污染物限量控制，一類是住宅、醫院病房、幼兒園、療養院等，這類建筑對污染物限量的要求較高；另一類是辦公樓、旅館、商場等，這類建筑對污染物限量的要求稍低。

　　目前對室內空氣凈化處理還沒有建立有效的方法，基本是采用開窗通氣以及利用吸附加香等凈化方式進行處理。開窗通氣是一種比較簡單的方法，但存在著能量消耗大以及受場所限制等局限性。利用吸附方式的凈化，效率低，容易飽和以及不能殺滅細菌等缺點，不能長期使用。利用負氧離子等技術會產生臭氧，對人體有害，此外其凈化活性也較低，目前在美國國家環境保護局已經不推薦使用。利用加香技術，并不能清除污染物，只是通過香味掩蓋其真實的污染情況。以上技術目前還難以解決室內空氣污染的問題。

　　近年，隨著納米技術的發展，光催化技術為室內空氣的凈化展現了誘人的應用前景。由于光催化技術不僅可以完全凈化空氣中的有機污染物，同時還具有很強的廣普殺菌性能，并具有效率高成本低對環境和人體無害的特點，在小環境的凈化上顯示出重要的應用前景。（納米光催化技術在壁紙上的應用）

　　光催化技術凈化原理

　　TiO2光催化劑在紫外光照下，可使其價帶上的一個電子被激發，同時在價帶上產生相應的空穴。光生空穴有很強的氧化能力（具有3.5eV的能量，相當于15000K的高溫）。光催化劑所產生的光生空穴以其強勁的氧化能力可以分解破壞許多有機物以及殺滅細菌。如TiO2光激發產生空穴的氧化電位以標準氫電位計為3.2eV，比起氯氣的1.36eV和臭氧的2.07eV來，光生空穴的氧化性強得多。因此能夠凈化幾乎所有的有機物和細菌。經過改性后的TiO2，ZnO等催化劑以及Bi2MoO6，Bi2WO6新型催化材料均可以在可見光以及自然光的輻照下，產生光催化凈化作用.

　　光催化技術的特點

　　1．由于光催化劑是在室溫下使用的，不需要高溫源，僅需自然光源，具有省能源和安全的特點。（納米光催化技術在壁紙上的應用）

　　2．光催化劑具有很強的殺菌能力以及對細菌的廣普性，幾乎可以殺滅所有的細菌，如大腸桿菌、綠膿菌、葡萄球菌、霉菌、化膿菌、白蘚菌等。對病毒也具有很強的殺滅能力。以ZnO，TiO2的超氧化能力破壞細胞的細胞膜使細菌質流失造成細菌死亡；凝固病毒的蛋白質，抑制病毒的活性，並且捕捉、殺滅空氣中的浮游細菌，其能力高達99.0％。

　　3．光催化劑在自然光的作用下，具有徹底分解有機物的能力，可以分解幾乎所有的有毒有機物，其凈化產物是CO2和水，不會產生副作用。因此，可以凈化室內空氣中的所有有害氣體，對無機有害氣體也具有很高的凈化能力。

　　4．光催化劑本身具有無毒，無污染，衛生安全以及效率高，壽命長，裝置簡單，維護容易，運行費用低等優點。（納米光催化技術在壁紙上的應用）

　　光催化技術安全性

　　采用的TiO2和ZnO光催化材料是安全無害的，可廣泛地采用在食品、日常生活用品、醫藥、養殖業和環保產業中，亦可作為食品添加劑使用。因而光催化材料在使用過程中是安全的，可靠的。光催化凈化過程分解的最終產物是二氧化碳和水，對人體無毒無害，且不會對環境產生二次污染。

　　光催化凈化技術在壁紙上的應用

　　納米光催化材料在家居和家裝方面也具有很大的應用前景，可以與目前的技術結合提供對室內空氣的凈化性能，實現對室內有毒有害氣體的凈化和空氣的殺菌消毒作用。清華大學的光催化納米材料具有多種形態，可以滿足在家裝方面的需要。具有自然光催化活性的納米粉體材料可以直接在壁紙的生產過程中添加進去，獲得空氣凈化性能，抗菌殺菌性能以及本身的自清潔性能。納米溶膠屬于中性水溶液，使用范圍廣，可使用噴槍噴涂于幾乎所有材料包括非耐酸性材料的表面，噴涂后為無色透明薄膜，能壁紙產品不會產生外觀的影響。采用光催化技術的壁紙在室內自然光的作用下可以對室內幾乎所有的細菌、有機污染物和多種病毒起到強效、徹底的分解作用。

　　集成光催化技術的壁紙和窗簾的新功能

　　凈化空氣功能

　　家居或辦公樓的家私、裝修使用的油漆及木地板等建筑材料以及汽車的內飾材料均會產生大量的有毒氣體，使用集成光催化技術的壁紙可以在室內自然光的作用下，迅速分解空氣中的甲醛、苯、氨及揮發性有機化合物(TVOC)等污染物，從而達到凈化空氣的效果。

　　抗菌防霉功能

　　對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯氏菌等細菌具有極強的殺傷力，光催化技術的殺菌能力高達99.99%，并能有效地抑制腸病毒、流行性感冒、濾過性病毒等病原的傳播。物體發霉是由于滋生霉菌的關系，使用光催化劑可以輕易分解霉菌，解決物體發霉的問題。

　　抗污除臭功能

　　使用光催化技術可強力分解臭源，加快有機物質、有毒氣體的分解，提高空氣凈化效率。甲醛、乙醛、甲酸、苯酚、尼古丁等是空氣中異臭味的主要來源，經光催化作用能徹底分解以上有機物質，除去空氣中散布的臭味、異味及有毒氣體。

　　自潔凈功能

　　使用光催化技術可使落在壁紙表面的灰塵的有機物被降解，使得灰塵顆粒與壁紙沒有粘合力，和容易被清潔，具有自清潔和易清潔功能。

　　文/朱永法