光触媒光触媒定义:
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。
光触媒作用原理: 光触媒的分类:可见光型光触媒 紫外线型光触媒
光触媒在特定波段光线的照射下,会产生光化学效应,把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力,可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物,并具有抗菌的作用。
在光照射下,光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能,使其电子获取一定的能量,脱离原子核及电子轨道的束缚成为自由电子,而原来电子占具的轨道由于电子脱离产生空穴,这样光触媒表面产生很多电子(e-)和空穴(h+)对。这些电子和空穴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 )。如表1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。
表1:各种化学键的氧化能
化学键 氧化能(kcal/mol) >
正孔和氢氧根自由基 120
碳-碳键 83
碳-氢键 99
碳-氮键 73
碳-氧键 84
氧-氢键 111
氮-氢键 93
此外,如表2所示,氢氧根自由基比作为消毒杀菌剂被广泛使用的次氯酸、双氧水和臭氧等具有更强的氧化能力,二氧化钛通过这种氧化能力破坏了细胞内的辅酶A等辅酶和呼吸作用酶等发挥抗菌作用而使细菌或真菌的繁殖中止;同时当带正电荷的空穴接触到带负电荷的微生物细胞后,依据库伦引力,相互吸附,并有效地击穿细胞膜,使细胞蛋白质变性,无法再呼吸、代谢和繁殖,直至细胞死亡,完成灭菌;并能将细菌或真菌释放出的毒素分解。
表2:各种氧化剂的氧化电位
氧化剂 氧化电位(伏特) 相对氧化电位(对数值)
氢氧根自由基 2.80 2.05
氧原子 2.42 1.78
臭氧 2.07 1.52
双氧水 1.77 1.30
双氧自由基 1.70 1.25
次氯酸 1.49 1.10
氯气 1.36 1.00