室内空气净化知识
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光触媒知识、起源、原理、应用
室内空气净化知识 |2023-05-25
光触媒起源
起源于1967年，在日本被发现。注意是发现，不是发明。本多健一和他的研究生藤岛昭在做金属光合作时发现：二氧化钛和白金作电极，放在水里，用光照射，即便不通电，也能把水分解为氧气和氨气。
这种物理现象，后来被命名为“本多——藤岛效应”，这就是光催化剂发现的源头。
光催化的原理
光催化现象被发现以后，在学术界引起关注。开始持续的深入研究，最终呢搞清楚了基本的催化原理。
当光催化材料受到紫处线（波长 λ < 387.5nm）照射时，价带上的电子被激发，超过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置。电子具有强还原性，带正电的空穴具有强氧化性，电子可使空气中的 O2 还原；空穴可使 H2O氧化，生成 OH 、H2O2 等氢氧根基团，这些基团的氧化能力极强，使原本不吸收光的物质被活化而氧化，即将有机污染物氧化，并生成小分子的无机物质。
半导体的能带结构通常是由高通导带和低能价带组成的，它们之间由禁带分开。锐钛型二氧化钛 TiO2的禁带宽度为3.2eV，当用能是大于等于禁带宽度的光照射半导体时，价带上的电子受到激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴，形成电子空穴对。
目前，已研究的光催化氧化的半导体催化剂有二氧化钛TiO2 、氧化锌ZnO、 氧化铜 CuO 、三氧化钨WO3 、 氧化锡SnO2 等。其中催化活性最高的是二氧化钛TiO2 ，其不仅光催化效率高，而且化学性质稳定，对人体无害，所以绝大多数光催化反应是研究都采用二氧化钛TiO2 作为催化剂。
注：以上内容引用自2003年出版的研究生系列教材《室内空气污染传播与控制》。
光触媒的应用
其次工业化应用是日本的TOTO，其产品宣称具有抗菌的作用，就是因为光触媒材料的应用。虽然光催化首次在日本发现，但是在日本光触媒并不是主要用于室内空气治理，因为日本室内装修材料前端控制非常严格，其主要的应用方向是建筑外墙的亲水自洁，和水净化等，在欧洲主要用于医疗及化妆品等。
用于室内空气治理，可以说是中国的特色。
因为室内装修及装饰材料标准等级及工艺发展阶段，致使末端的空气治理，这种事后的补救性处理方法成了普遍性现象。
如何区别优质光触媒
首先，如果用于室内空气治理，国外进口并不是优质的代名词。国外的应用方向不同，市场决定研发，技术与产品的功能指向是有区别的。优质光触媒的判断要基于应用场景来判断。以国内应用于室内空气治理来说，有三个维度来判断：
一．是安全性。二氧化钛基质的光触媒安全性是公认的。
二．是光波适应范围。这个只能由权威机构在实验室里的检测结果来判断，日常生活中，可以通过有机物褪色实验来判断。
三．是粘结度。从产品成分上可以首次区分，其次也要看权威机构的检测报告。
光触媒不等于光触媒产品
首先光触媒是光催化材料，光催化技术是一门科学。它具有各种功能特点和应用价值。
光触媒产品是企业基于光催化技术而生产的商品。
目前，光触媒产品及围绕光触媒概念而延生出的各种概念满天飞，光触媒产品的功能近乎成了万能水。这是需要区分的。
室内空气治理，光催化技术有本身独特的优势，但也有局限，并且要区分污染程度与环境物点。
起源于1967年，在日本被发现。注意是发现，不是发明。本多健一和他的研究生藤岛昭在做金属光合作时发现：二氧化钛和白金作电极，放在水里，用光照射，即便不通电，也能把水分解为氧气和氨气。
这种物理现象，后来被命名为“本多——藤岛效应”，这就是光催化剂发现的源头。
光催化的原理
光催化现象被发现以后，在学术界引起关注。开始持续的深入研究，最终呢搞清楚了基本的催化原理。
当光催化材料受到紫处线（波长 λ < 387.5nm）照射时，价带上的电子被激发，超过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置。电子具有强还原性，带正电的空穴具有强氧化性，电子可使空气中的 O2 还原；空穴可使 H2O氧化，生成 OH 、H2O2 等氢氧根基团，这些基团的氧化能力极强，使原本不吸收光的物质被活化而氧化，即将有机污染物氧化，并生成小分子的无机物质。
半导体的能带结构通常是由高通导带和低能价带组成的，它们之间由禁带分开。锐钛型二氧化钛 TiO2的禁带宽度为3.2eV，当用能是大于等于禁带宽度的光照射半导体时，价带上的电子受到激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴，形成电子空穴对。
目前，已研究的光催化氧化的半导体催化剂有二氧化钛TiO2 、氧化锌ZnO、 氧化铜 CuO 、三氧化钨WO3 、 氧化锡SnO2 等。其中催化活性最高的是二氧化钛TiO2 ，其不仅光催化效率高，而且化学性质稳定，对人体无害，所以绝大多数光催化反应是研究都采用二氧化钛TiO2 作为催化剂。
注：以上内容引用自2003年出版的研究生系列教材《室内空气污染传播与控制》。
光触媒的应用
其次工业化应用是日本的TOTO，其产品宣称具有抗菌的作用，就是因为光触媒材料的应用。虽然光催化首次在日本发现，但是在日本光触媒并不是主要用于室内空气治理，因为日本室内装修材料前端控制非常严格，其主要的应用方向是建筑外墙的亲水自洁，和水净化等，在欧洲主要用于医疗及化妆品等。
用于室内空气治理，可以说是中国的特色。
因为室内装修及装饰材料标准等级及工艺发展阶段，致使末端的空气治理，这种事后的补救性处理方法成了普遍性现象。
如何区别优质光触媒
首先，如果用于室内空气治理，国外进口并不是优质的代名词。国外的应用方向不同，市场决定研发，技术与产品的功能指向是有区别的。优质光触媒的判断要基于应用场景来判断。以国内应用于室内空气治理来说，有三个维度来判断：
一．是安全性。二氧化钛基质的光触媒安全性是公认的。
二．是光波适应范围。这个只能由权威机构在实验室里的检测结果来判断，日常生活中，可以通过有机物褪色实验来判断。
三．是粘结度。从产品成分上可以首次区分，其次也要看权威机构的检测报告。
光触媒不等于光触媒产品
首先光触媒是光催化材料，光催化技术是一门科学。它具有各种功能特点和应用价值。
光触媒产品是企业基于光催化技术而生产的商品。
目前，光触媒产品及围绕光触媒概念而延生出的各种概念满天飞，光触媒产品的功能近乎成了万能水。这是需要区分的。
室内空气治理，光催化技术有本身独特的优势，但也有局限，并且要区分污染程度与环境物点。
