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經過近30多(duō)年的努力,光催化材料(liào)的應用研究已經取得了突破性進展(zhǎn),特別是近年來,光催化材料的防汙、抗菌、脫臭、空氣淨化(huà)、水處理以及環境汙(wū)染治理等方麵已經開始得(dé)到了廣泛應用,並已形成了相(xiàng)當規模的產業。
在產業興旺發展的同時,如何評價光催化性能稱為擺(bǎi)在各國光催(cuī)化工作者麵前的難題。二氧化鈦為主的光催(cuī)化材(cái)料的主要性能包括抗菌、空氣淨化、自清潔和水體淨化等,這(zhè)裏(lǐ)分別討論一下。
1、抗菌性能
光催化材料必(bì)須在光照條件下才能具有(yǒu)抗菌性能;光照條件(jiàn)一般必須滿足(zú)高於二氧化鈦的(de)禁帶能級3.2eV,約合388nm紫外線的能量,所以結合到工業化生產的(de)紫外燈情況,目前的(de)紫外響應的光催化材料一般選用主波長為365nm的紫外(wài)燈照射。由於紫外線有一定的殺菌作用,結合到表1所示各(gè)場所的代表光強,抗菌選用的光照強度不高於(yú)0.1mV,這個光強基本(běn)上對菌的殺傷作用較小。

2、空氣淨化
光催化材料是強(qiáng)催化氧化作用可以將空氣中的有(yǒu)害(hài)氣體如甲(jiǎ)醛、苯、二氧化硫、一氧化氮等氧化成無害的二氧化碳和水,非常(cháng)適(shì)合(hé)用於室內空氣治理。淨化功能的(de)評價是用光催化材料在特定條件下(xià)對標誌物的催化去除效率來衡量。基(jī)本原理是采用固定濃度(dù)的反(fǎn)應標(biāo)誌物和光催化材料反應,測度反應後的氧化產物——二氧化(huà)碳的生成(chéng)量和標專物的去除率(lǜ)來表征淨(jìng)化效(xiào)率(lǜ)。
測試標準化要求采用的標誌(zhì)物性質穩(wěn)定、毒性較低、易於測(cè)量,甲醛在紫外的照射下容易發生聚合,苯的毒性太大,因此選用毒性較低、性能較穩定的乙醛來作為標誌物。
由於大多(duō)數(shù)的光催(cuī)化空氣淨化材料(liào)的吸附能力較強,在測試前必(bì)須增加暗吸附步驟,達到飽和後,再開始(shǐ)光照條件(jiàn)下測試其分解能力。一(yī)般的,采用5mL/m3的(de)乙醛與氧氣組成混合氣(qì),暗吸附完成後,光照條件365nm,光強為lmW/cm2室溫下每15min測試出口的乙醛和二氧化碳(tàn)的濃度,直(zhí)至乙醛濃度穩定即可(kě)結束(shù)測試。

3、自清潔
光催化材料在光照下產生的強氧化(huà)作用的(de)同時,使自身的表麵(miàn)接觸角大為下降,在降水等存在的條件下可以自保持清潔的(de)性(xìng)能,稱為自清潔。測試的原理是(shì)采用標誌物與(yǔ)自清潔材料接觸,在光照催化下,隨著標(biāo)誌物的降解,材(cái)料表麵接觸角也隨之下降,以其能達到了最小接觸角來表(biǎo)征自清潔性(xìng)能。
與空氣(qì)淨化相類似,標誌物的選擇是關鍵之一(yī)。選擇常用的汙物模擬物——油酸(suān)。
將定量(liàng)油酸均勻塗(tú)抹於自清潔材料表麵,在室溫下,開啟365nm紫外燈照射,光強為lmW/cm2,每隔一段時間(一般2h、4h、24h等)測試,直至(zhì)接(jiē)觸角不再變化,光(guāng)照時間最長不超過168h。
若在測試時接觸角(jiǎo)達到5O以下,則可以提前終止試驗。
4、水體淨化
光催化材料的強氧化性能也可(kě)用於水(shuǐ)體淨(jìng)化方麵。水中的汙染物較多,與(yǔ)空氣測試類(lèi)似,也需要采用標(biāo)誌物來模似。一般的采用性能穩定的亞甲(jiǎ)基蘭來測試。
上述的四項測試已經形成相應的國家標(biāo)準。當然,光(guāng)催化並不局限於上述的四項應用(yòng),並且(qiě)隨著光催化(huà)技術的發展,如延伸到可見光領域等,還需要廣大科技工作者進一(yī)步努力,開發適合的測(cè)試方法來表證其性能。
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