纳米光子和光触媒
纳米“光触媒“技术
納米“光觸媒“技術☻什麼是納米“光觸媒”納米“光觸媒”是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。
其利用光源做催化反應，吸收紫外線（等效波長380nm）的能量後激發電子，產生電子-空穴對，並迅速移動到材料表面，啟動吸附在材料表面的，能夠將有毒有機物氧化分解，殺滅並抑制病菌再生以及淨化大氣中氮、硫的氧化物。
因其特性，納米光觸媒技術必將在環境保護及人類健康方面發揮更大的作用。
☻納米“光觸媒”的反應機理①銳鈦礦結晶納米TiO2是一種光催化劑，由於它的半導體性質，當受到太陽光或螢光燈光中的紫外光（380nm以下）照射時，價電子帶中的電子被激發到傳導帶，在TiO2原子表面產生電子（e-）---正孔（h+）效應2，3）。
飛出的電子e-與空氣中的氧相結合，生成「O-2」。
電子飛出形成的正孔h+奪取空氣裏水的電子，形成「-OH」。
這種由於電子遷移效應，所產生的「O-2」與「-OH」具有極強的氧化分解能力，使與之接觸的形成惡臭與污穢的油分雜菌有害氣、體病毒、黴菌等有機化和物分解無害化，使NO X，SO X轉化定著而無害化。
圖1：飛出的電子e-與空氣中的氧相結合，圖2：電子飛出形成的正孔h+奪取空生成「O-2」。
氣裏水的電子，形成「-OH」。
圖3：這種由於電子遷移效應，所產生的「O-2」與「-OH」具有極強的氧化分解能力，使與之接觸的形成惡臭與污穢的油分雜菌有害氣體病毒黴菌等有機化和物分解無害化，使NO X，SO X定著而無害化。
☻納米“光觸媒”的功效納米“光觸媒”有抗菌防黴、空氣淨化、防汙自潔、釋放負氧離子等功效。
具體為：抗菌防黴——二氧化鈦在光照射下，產生氫氧根自由基等活性氧比常用作消毒殺菌的氯氣、次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能力，發揮抗菌作用而使細菌或黴菌的繁殖中止，也使細菌或黴菌釋放出的毒素分解。
空氣淨化——納米“光觸媒”在光照下能夠分解空氣中的甲醛、苯、二甲苯等有害物質，並能將其完全分解成二氧化碳和水，與傳統的除味劑、遮覆劑不同，光觸媒才是一種能徹底分解有害物質的環保材料。
纳米Ti02光触媒应用
纳米Ti02光触媒应用一、TiO2光触媒作用机理TiO2属于一种n型半导体材料,它的禁带宽度为3.2ev(锐钛矿),当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时,价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带,形成光生电子(e-);而价带中则相对应地形成光生空穴(h+),如图1所示。
TiO2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获,而空穴h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基,·OH自由基具有402.8MJ/mol反应能,可破坏有机物中C-C、C-H、C-N、C-O、NH键,因而具有高效分解有机物的水平,有杀菌、除臭、光催化降解有机污染物的功能。
二、纳米TiO2光触媒的特点纳米TiO2具有较高的光催化反应活性,吸附水平也较强,可与污染物更充分地接触,将它们极大限度地吸附在粒子表面。
主要特点有：(1)作用广谱,在光触媒反应过程中,不但能破坏生物因子,也能破坏各种有机化学物质;(2)在光触媒反应过程中,二氧化钛不参与反应,只起催化媒介作用,其本身并不随时间延长而消耗,所以使用寿命持久;(3)经过纳米技术工艺处理的触媒,可在含有微弱紫外线的灯光、自然光、阳光等多种光源下发挥作用;(4)完全无害,因为纳米二氧化钛本身不释放出有害物质且本身不参与反应,在反应过程中将所作用的物质完全氧化成无害的二氧化碳和水等无害物质,所以光触媒作用对环境完全无害。
三、纳米TiO2光触媒在建材领域中的应用(一)光触媒涂料1.抗菌涂料近年来,随着人们环保意识的增强,绿色涂料已成为涂料行业发展的主流,水性涂料作为其主要品种也得到了长足的发展。
但其防霉、防菌问题较为突出,如在贮存过程中生霉、长菌使得涂料的品质降低,在施涂后膜层生霉、长菌则使得涂层老化、外观污损,甚至开裂、剥落,使涂料丧失原有的保护和装饰功能。
纳米TiO2在光催化作用下具有分解病原菌和毒素的功能,它作为一种新型助剂应用于杀菌涂料中,赋予了制品持久、长效的抗菌、杀菌水平,是受到人们注重的新型矿物功能材料1。
纳米材料复习
1.纳米材料的表面效应：纳米材料微粒的表面原子数与总原子数之比随着纳米微粒尺寸的减小而大幅度增加，粒子表面结合能随之增加，从而引起纳米微粒性质变化的现象。
2.纳米材料的光致发光：指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。
3.纳米产品的制造方式：（1）“自上而下”(top down) ：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
(2)“自下而上”(bottom up) ：是指以原子分子为基本单元, 根据人们的意愿进行设计和组装, 从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
如化学合成、自组装、定位组装等。
4.纳米材料的光催化性质：就是光触媒在外界可见光的作用下发生催化作用。
光催化一般是多种相态之间的催化反应。
光触媒在光照条件（可以是不同波长的光照）下所起到催化作用的化学反应，统称为光反应。
5.(1)物理气相沉积:在低压的惰性气体中加热可蒸发的物质，使之气化，再在惰性气氛中冷凝成纳米粒子。
（2）化学气相沉积:是指在远高于临界反应温度的条件下，通过化学反应，使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸气压，自动凝聚形成大量的晶核，这些晶核不断长大，聚集成颗粒，随着气流进入低温区，最终在收集室内得到纳米粉体。
1纳米微粒的蓝移和红移现象：A 蓝移（1）由于纳米粒子的量子尺寸效应导致纳米微粒的光谱峰值向短波方向移动的现象例如：纳米SiC颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是814 cm-1和794 cm-1。
蓝移了20 cm-1。
纳米Si3N4颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是949 cm-1和935 cm-1，蓝移了14 cm-1。
（2）纳米微粒吸收带“蓝移”的解释：量子尺寸效应由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。
Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大，这是产生蓝移的根本原因，这种解释对半导体和绝缘体都适用。
光触媒简介
光触媒简介1.光触媒发展历史2 光触媒原理3. 光触媒定义4. 光触媒作用5. 光触媒与其它产品作用比较6.如何鉴别光触媒的优劣7.光触媒问答8. 光触媒喷涂方法9．光触媒相关报道1.光触媒发展历史光触媒就是在光参与下发生反应的催化剂。
1972年，A.Fujishima和K.Honda在n一型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用，以此为契机，开始了多相光触媒研究的新纪元，最近以来，由于光触媒在净化气相和水中有机污染物方面的卓越表现，已成为光触媒应用的一个非常重要的领域。
二氧化钛作为一种光触媒，在光作用下能产生具有超强氧化能力的空穴/电子对，能把有机物彻底氧化为CO2和H2O，从而彻底消除污染，由于细菌和病毒也都为有机微生物，故也能将之彻底杀灭。
而本公司纳米光触媒由于其粒子在小于10nm左右，具极大的反应表面积及量子效应，氧化能力更加强大。
人们还发现，二氧化钛光触媒纳米涂层在光的作用下具超级亲水性，接触角接近为零，从而又赋予了光触媒涂层的亲水防污功能，使被涂面始终保持崭新状态，而不受污染。
2.光触媒原理光触媒就是在光的照射下(自然光,灯光),会产生类似与光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧,具有很强的氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质,把有机污染物分解成二氧化碳和水,因而光触媒具有极强的杀菌,除臭,防霉,防污自洁等功能。
氧化钛光触媒薄膜通常采用钛盐溶于乙醇溶液或溶于有机溶剂之中。
用惰性气体为载体的高压喷射法，喷在经热处理后的玻璃、墙面、建材、灯罩及其他基质上形成大面积的均匀薄膜。
该薄膜在阳光及紫外光的照射下产生的触媒效果。
光触媒可应用于环境的净化。
将氧化钛与敏化剂喷在墙壁涂料表面或喷在窗框玻璃上形成膜层，利用太阳光或室内照明光源，具有强氧化能力的氧化钛不仅可使室内污浊的空气物质分解、净化空气，尤其对医院、宾馆、候车室等空气流动性差的场所能有效杀死大肠杆菌和流感病菌。
新型光触媒活性涂层材料开发及应用示范
新型光触媒活性涂层材料开发及应用示范新型光触媒活性涂层材料是近年来兴起的一种环境保护技术，通过光触媒的作用，可以在阳光照射下将有害物质转化为无害物质，从而能够有效地净化空气和水质，达到环境保护和健康促进的目的。
本文将从新型光触媒活性涂层材料的开发、应用示范两个方面进行展开。
一、新型光触媒活性涂层材料的开发1. 光触媒的概念与原理：光触媒是一种能够利用光能进行催化反应的材料，通常是以二氧化钛（TiO2）为基础。
当光照射到光触媒表面时，光子的能量被吸收，激发电子跃迁到导带，产生自由电子和正空穴对。
这种过程形成了一个电化学势梯度，有利于催化反应的进行。
通过阳光的作用，光触媒能够将空气中的有害物质（如甲醛、苯等有机物）转化为CO2和H2O，并将水中的细菌、病毒等有害微生物消灭。
2. 提高光触媒活性的方法：为了提高光触媒活性涂层的效果，科研人员采取了一系列改进措施。
首先，通过改变光触媒的晶型和物相结构，可以提高光催化活性。
其次，通过控制光触媒的表面形貌和表面性质，可以提高光催化的效果。
例如，采用纳米结构和多孔结构的光触媒活性涂层，能够增大光触媒的比表面积，提高光催化反应的速率。
此外，还可以通过掺杂和复合等技术，将其他元素和材料引入光触媒中，进一步提高其活性。
3. 材料表面稳定性的提高：由于光触媒活性涂层处于常温常压下工作，其表面容易受到污染和氧化等因素的影响，导致活性下降。
因此，为了提高材料的表面稳定性，科研人员研究了一系列方法。
例如，采用光降解剂和保护剂等添加剂，可以减轻光触媒表面的损害和活性降低。
此外，还可以采用表面修饰和涂层技术，形成保护层，提高光触媒的稳定性和使用寿命。
二、新型光触媒活性涂层材料的应用示范1. 家庭用途：新型光触媒活性涂层材料可以应用于家庭的室内装饰材料和家居用品中。
例如，可以将光触媒活性涂层应用于墙面涂料、地板、家具等表面，用于净化室内空气，降低甲醛等有害物质的浓度，并有效抑制细菌和病毒的繁殖。
空气净化器
空气净化器：是指能够滤除或杀灭空气污染物、有效提高空气清洁度的产品，目前以清除室内空气污染的家用和商用空气净化器为主。
净化器工作原理及种类：空气净化器通常由电路负离子发生器、微风扇、空气过滤器等系统组成，其工作原理为：机器内的微风扇（又称通风机）使室内空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤器（两次过滤）后将各种污染物清除或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器（工作时负离子发生器中的高压产生直流负高压），将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的，从而为人们提供一个类似大自然中新鲜空气的“微气候环境”。
空气净化器一般有台壁式、吊挂式、吸顶式和落地式等类型；按空气净化技术则分为：HEPA空气净化器、活性炭空气净化器、电子空气净化器、紫外线空气净化器、洁净室空气净化器、负离子空气净化器、离子风空气净化器、臭氧空气净化器等。
家用型（小型，独立式）；商用（大型，工程机）中国市场主要净化器生产商：1.国内主要生产厂商北京亚都空气净化技术有限责任公司；中德睿智科技有限公司雪莱特环境净化公司美的集团；深圳市美捷曙光科技有限公司；深圳市格瑞卫康环保科技有限公司；厦门万利达集团；上海嘉顿环保科技有限公司；海尔集团；安徽力天世纪空气净化系统工程有限公司奥得奥（厦门）科技有限公司2. 国外主要生产厂商咖路（中国）有限公司（咖路（CARL）空气杀菌净化机）飞利浦（中国）有限公司；松下电器中国有限公司；夏普商贸（中国）有限公司；三洋电机（中国）有限公司；日立（中国）有限公司；美国WGI公司（森井【SEN】空气净化器）；霍尼韦尔（中国）有限公司；伊莱克斯（中国）有限公司。
联合迅杰PHI技术：是在宽光普紫外线与多种稀有金属催化剂作用下产生的包括过氧化氢、羟基离子、超氧离子及纯态负离子等在内的phi净化因子，能够迅速杀灭空气中超过９０％的细菌、病毒和霉菌，并可以分解VOC气体，同时生成负离子消除空气中的微粒和异味。
光触媒纳米副作用
光触媒纳米副作用一、光触媒纳米是什么呢？光触媒纳米可是个挺神奇的东西呢。
它就像是一个小小的超级英雄，在光照的条件下，能够发挥出很多作用。
比如说，它可以分解空气中的有害气体，像甲醛之类的，这对于新装修的房子来说，简直就是个福音啊。
它还能杀菌消毒呢，想象一下，那些看不见的细菌和病毒，在光触媒纳米的作用下，就像小怪兽遇到了奥特曼，统统被消灭掉。
二、那它有没有副作用呢？这可是个很关键的问题哦。
其实呢，目前来说，光触媒纳米也不是完全没有“小毛病”的。
一方面，有些光触媒纳米产品可能会有二次污染的风险。
怎么说呢？就是在分解有害气体的过程中，可能会产生一些中间产物，如果这些中间产物不能被及时处理掉，就有可能又变成新的污染物。
就好比是在打扫卫生的时候，把垃圾从一个地方扫到了另一个地方，结果还是不干净。
另一方面，光触媒纳米的效果可能会受到很多因素的影响。
比如说，光照的强度和时间，如果光照不够强或者时间不够长，那它的作用可能就不能完全发挥出来。
这就像一个需要充电才能工作的小机器人，要是充电不足，就没法好好干活啦。
还有啊，它的使用环境也很重要，如果环境中的湿度太大或者温度太低，也可能会影响它的性能呢。
再一个呢，光触媒纳米产品的质量也是参差不齐的。
市场上有很多不同品牌和种类的光触媒纳米产品，有些可能是质量很好的，真的能起到很好的净化空气、杀菌消毒的作用，但也有些可能就是打着光触媒纳米的旗号，实际上并没有那么好的效果。
这就像去买水果，有些水果看起来又大又新鲜，吃起来也很甜，但是有些可能就是外表好看，里面却不怎么样。
三、我们该怎么对待光触媒纳米的副作用呢？首先呢，我们在选择光触媒纳米产品的时候，一定要擦亮眼睛。
要选择那些口碑好、有质量保证的品牌。
可以多看看其他消费者的评价，就像我们在网上买东西的时候，会先看看那些买家的评论一样。
然后呢，如果我们已经使用了光触媒纳米产品，也要注意观察。
看看有没有什么异常的情况，比如有没有新的气味产生之类的。
光触媒概念及作用原理
光触媒概念及作用原理(1)光触媒概念：是一种纳米级二氧化钛活性材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，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，抗菌率高达99.99%，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处置；同时还具有除臭、抗污等功能。
(2)光触媒作用原理：光触媒在特定波长（388nm）的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化进程，把光能转化为化学能而给予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各类有机化合物和矿化部份无机物，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，使其表面发生鼓励而产生电子(e-)和空穴(h+)。
这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反映，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，几乎能将所有组成有机物分子的化学键切断分解。
因此能够将各类有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处置，达到净化空气、抗污除臭的作用。
(1)全面性：光触媒能够有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广谱的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处置。
(2)持续性：在反映进程中，光触媒本身可不能发生转变和损耗，在光的照射下能够持续不断的净化污染物，具有时刻持久、持续作用的优势。
(3)平安性：无毒、无害，对人体平安靠得住；最终的反映产物为二氧化碳、水和其他无害物质，可不能产生二次污染。
(4)高效性：光触媒利用取之不尽的太阳能等光能就能够将扩散了的环境污染物在低浓度状态下清除净化。
1原理一、维持适合的室内温度，幸免室内外温差过大。
依照国家标准室温操纵在16—24摄氏度为宜；二、在室内种植一些花草，除有欣赏价值外，还可增加室内氧气，维持室内湿度及净化空气。
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纳米光子与光触媒是两种在环保和光学领域都有重要应用的材料。
纳米光子主要利用光的干涉和衍射效应，将光转化为高能粒子，从而提高光的利用效率；而光触媒则是一种利用光能产生氧化能力的材料，常用于净化空气和降解有害物质。
首先，纳米光子是一种粒径在纳米级的材料，它能够将入射光的部分能量转化为粒子，这些粒子能够进一步激发其他分子，从而提高了光的利用效率。
在许多应用中，纳米光子可以作为一种光源，替代传统的发光二极管（LED）。
与传统的LED相比，纳米光子的发射光谱更加连续，这使得它在照明和显示领域具有广泛的应用前景。
其次，光触媒是一种具有特殊性质的材料，它能够吸收光线并产生具有氧化能力的物质。
这些氧化物质可以与空气中的有害物质发生反应，从而降低它们的浓度，达到净化空气的效果。
此外，光触媒还可以促进有机污染物的降解，使其转化为无害物质。
因此，光触媒在环保领域具有广泛的应用前景。
在实际应用中，纳米光子和光触媒可以结合使用，发挥更大的作用。
例如，纳米光子可以作为光源，为光触媒提供能量。
当光线照射到光触媒表面时，光触媒会吸收能量并产生氧化物质。
这些氧化物质可以与空气中的有害物质反应，同时也可以促进有机污染物的降解。
此外，纳米光子还可以通过调节其粒径和组成，优化光的发射特性，进一步提高光的利用效率。
总的来说，纳米光子和光触媒在环保和光学领域都具有广泛的应用前景。
它们可以结合使用，发挥更大的作用，为人类创造更加健康、环保的生活环境。
然而，纳米材料的研究和应用仍然面临许多挑战，如如何控制材料的粒径和组成、提高材料的稳定性和生物安全性等。
因此，需要进一步的研究和开发，以实现纳米光子和光触媒的更广泛应用。