1、纳 米 “光 触 媒 “技 术什 么 是 纳 米 “光 触 媒 ”纳 米 “光 触 媒 ”是 一 种 以 纳 米 级 二 氧 化 钛 为 代 表 的 具 有 光 催 化 功 能 的 半导 体 材 料 的 总 称 。 其 利 用 光 源 做 催 化 反 应 ， 吸 收 紫 外 线 （ 等 效 波 长 380nm）的 能 量 后 激 发 电 子 ， 产 生 电 子 -空 穴 对 ， 并 迅 速 移 动 到 材 料 表 面 ， 激 活 吸 附在 材 料 表 面 的 ， 能 够 将 有 毒 有 机 物 氧 化 分 解 ， 杀 灭 并 抑 制 病 菌 再 生 以 及 净 化大 气 中 氮 、 硫 的 氧
2、 化 物 。 因 其 特 性 ， 纳 米 光 触 媒 技 术 必 将 在 环 境 保 护 及 人 类健 康 方 面 发 挥 更 大 的 作 用 。纳米“光触媒”的反应机理锐钛矿结晶纳米 TiO2是一种光催化剂，由于它的半导体性质，当受到太阳光或荧光灯光中的紫外光（380nm 以下）照射时，价电子带中的电子被激发到传导带，在 TiO2原子表面产生电子（e -）-正孔（h +）效应 2，3） 。飞出的电子 e-与空气中的氧相结合，生成O -2 。电子飞出形成的正孔 h+夺取空气里水的电子，形成-OH 。这种由于电子迁移效应，所产生的O -2与-OH具有极强的氧化分解能力，使与之接触的形成恶臭与污秽
3、的油分杂菌有害气、体病毒、霉菌等有机化和物分解无害化，使 NOX， SOX转化定着而无害化。图 1：飞出的电子 e-与空气中的氧相结合， 图 2：电子飞出形成的正孔 h+夺取空生成O -2 。 气里水的电子，形成-OH 。图 3：这种由于电子迁移效应，所产生的O -2与-OH具有极强的氧化分解能力，使与之接触的形成恶臭与污秽的油分杂菌有害气体病毒霉菌等有机化和物分解无害化，使 NOX， SOX定着而无害化。纳米“光触媒”的功效纳米“光触媒”有抗菌防霉、空气净化、防污自洁、释放负氧离子等功效。具体为：抗 菌 防 霉 二 氧 化 钛 在 光 照 射 下 ， 产 生 氢 氧 根 自 由 基 等 活
4、性 氧 比 常 用作 消 毒 杀 菌 的 氯 气 、 次 氯 酸 、 双 氧 水 和 臭 氧 等 具 有 更 强 的 氧 化 能 力 ， 发 挥 抗菌 作 用 而 使 细 菌 或 霉 菌 的 繁 殖 中 止 ， 也 使 细 菌 或 霉 菌 释 放 出 的 毒 素 分 解 。空 气 净 化 纳 米 “光 触 媒 ”在 光 照 下 能 够 分 解 空 气 中 的 甲 醛 、 苯 、 二甲 苯 等 有 害 物 质 ， 并 能 将 其 完 全 分 解 成 二 氧 化 碳 和 水 ， 与 传 统 的 除 味 剂 、 遮覆 剂 不 同 ， 光 触 媒 才 是 一 种 能 彻 底 分 解 有 害 物 质 的
5、 环 保 材 料 。 防 污 自 洁 将 光 触 媒 涂 刷 于 建 筑 物 的 外 墙 时 ， 就 可 利 用 太 阳 光 将 氮 氧化 物 或 硫 氧 化 物 分 别 氧 化 成 硝 酸 根 离 子 或 硫 酸 根 离 子 ， 下 雨 时 可 将 硝 酸 根 离子 或 硫 酸 根 离 子 冲 刷 下 来 ， 就 这 样 可 持 续 不 断 地 进 行 光 触 媒 反 应 ， 从 而 除 去大 气 中 的 氮 氧 化 物 或 硫 氧 化 物 。 用 光 触 媒 可 以 分 解 污 物 ， 据 此 ， 可 制 备 自 净化 材 料 。 尤 其 是 对 于 一 点 点 增 加 的 油 污 或 香
6、 烟 焦 油 的 效 果 最 大 。 利 用 这 些 材料 ， 可 生 产 出 应 用 于 建 筑 材 料 、 外 墙 、 窗 玻 璃 等 各 种 各 样 的 产 品 ， 推 进 自 净化 技 术 的 发 展 。释 放 负 氧 离 子 纳 米 “光 触 媒 ”在 阳 光 或 灯 光 照 射 条 件 下 ， 还 能 够 释放 出 负 氧 离 子 ， 从 而 营 造 一 个 更 加 清 新 自 然 的 环 境 。 据 日 本 等 发 达 国 家 的 研究 数 据 论 证 ， 100 平 方 米 的 纳 米 “光 触 媒 ”涂 层 表 面 释 放 的 负 氧 离 子 ， 可 以发 挥 相 当 于 4
7、 棵 4 米 高 的 白 杨 树 的 净 化 空 气 效 果 ， 能 还 人 们 一 个 真 正 绿 色 清新 的 生 存 空 间 。纳米“光触媒”应用现状及前景在纳米“光触媒”应用现状方面，技术领先国为美国、日本、德国。1、美国于 2001 年末着重在土壤与地下水中污染物去除在光触媒应用研究方面，美国能源部（DOE）与数个私人公司（包含加拿大所属公司）合作共同开发废水处理制程，并以此为基础延伸发展至废气处理。另外，美国 Sandia 国家实验室（SNL） ， 在其纳米计划中即包含光触媒研究项目。其它尚有 PPG 公司生产的抗污玻璃及除雾汽车后照镜等商业产品上市。2、日本：着重在民生用品(室内
8、空气净化)开发及市场化运作方面。日本三菱、丰田、大金、东陶等国际知名公司积极往家电、小型空气净化产品及卫浴用品等各式各样民生用品开发。日本产总研（AIST，原工技院）亦开发都市道路光触媒净化 NOx 废气技术。日本在地铁等交通工具上都已喷涂光触媒，并且在年检时作为一项检验标准。3、德国：着重在光触媒工业制造方面。德国 Bayer 公司(Wiederhoft et. al., 1998)发展出光触媒工业制造专利，生产 1-10 nm 的结晶微粒悬浮液。此外，商业化产品尚有 DSCB 生产之抗污建材。我国虽然起步较晚但近年发展迅速，碧华公司已与国内光触媒领域主要研究机构包括中科院半导体研究所，中科
9、院生态环境研究中心，中科院理化技术研究所，中科院化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室，国家卫生部疾病预防控制中心，清华大学环境质量检测中心，北大医学部公共卫生学院等国家科研机构建立长期技术合作关系。碧华公司在中国成功的施工案例，包括施工的北京奥运会鸟巢，上海世博会中国馆等。应用案例一：图 4：日本一老人院进行光触媒施工以后室内甲醛浓度变化数据在日本相关报道：老人福祉施設 施設管理者皆様抵抗力弱老人施設勧。、手、出入口、等不特定多数人触部分、長期間抗菌効果発揮光触媒勧。 白衣、等事、汚落同時、抗菌効果発揮清潔保。 回洗濯、抗菌効果変。療養室、汚物室、浴室、診察室、厨房臭清掃困？当社勧抗菌剤光
10、触媒 CSC悪臭分解消臭。風呂事掃除非常楽、簡単汚落事可能。大腸菌緑膿菌黄色球菌黄色球菌対強抗菌力示、院内感染防止対策高効果確認。主成分銀系酸化（TiO2+Ag2O）安全性実証。療養室、風呂、窓、玄関等抗菌剤光触媒CSC紹介。应用案例二：图 5：日本东京横滨国立大学利用光触媒开发抗菌医疗器械医疗器械直接与患者接触的机会多，注意势必要的。特别是像经过皮肤表面进入人体的输血管、导尿管等，医疗现场细菌感染危险性大。应用案例三：图 6：日本光触媒口罩卫护用品光触媒无纺布制作的护士服，口罩在日本已经得到普遍应用。Sohu.jp2009年 10 月 06 日报道仅日本佐贺县一家小工厂根据甲型流感的市场需要
11、日三班增产光触媒口罩，达到月产 500 万只，已经在医药店贩卖。特别在老人院除了光触媒抗菌喷涂施工中广泛使用光触媒加工卫护产品。应用案例四：图 7：治疗前患处取样 治疗后患处取样经日本医学届同仁实际病例研究证实应用光触媒溶剂治疗对于过敏性以及异常过敏性皮炎有效，该患者于 2000 年 9 月 21 日接受光触媒溶剂治疗，2000年 10 月 27 日治疗期结束。应用前景医学领域在日本 TOTO 公司制造了一种含有分子识别机能的二氧化钛复合体的分散液，并且申请了专利。该发明是从二氧化钛的分子识别机能与光触媒机能相结合问题入手，发明的目的是提供一种能与内分泌扰乱物质、病因分子、癌细胞等特异结合，并
12、且由于光触媒作用而使其分解的具有分子识别机能与光触媒机能相结合的二氧化钛复合体的分散液。二氧化钛光触媒技术的具体医学应用如下：杀细胞，增殖抑制效果的应用癌（皮肤，消化管，胸腔，膀恍等的癌）良性增殖疾患（皮肤肿块，血管肿等）慢性异常过敏性局部患疾（关节炎，皮肤炎等）杀菌效果的应用慢性难治性感染症（骨髓炎，中耳炎，齿髓炎等）在疾患治疗中二氧化钛光触媒可能适应的疾患群图 8：二氧化钛复合体的分散液原理示意图细胞癌化情报的转达是与遗传子的异常密切相关的。现在对于癌的治疗有手术疗法、放射线疗法、化学疗法、免疫疗法、温热疗法、光化学疗法等等，确实都有效果。光化学疗法一般是指使用感光色素与激光的治疗方法。这
13、里介绍的是应用光触媒的杀细胞效果的光化学疗法。如前所述，手术室一样的亮度就足可以激发光触媒使大肠杆菌或葡萄球菌死灭。横滨市立大学医学部进行研究，以光触媒疗法为主攻目标，结果表明对于癌细胞的灭死有效。研究结果发表于国际肿瘤学研究领域知名杂志Cancer Research 。图 9：横滨市立大学医学部进行研究成果截图应用前景环保领域如 何 处 理 废 弃 物 设 施 的 焚 烧 炉 的 废 气 中 的 二 恶 英 已 成 为 严 重 的 问 题 ， 造纸 工 业 废 水 中 含 二 恶 英 或 垃 圾 焚 烧 场 的 废 气 洗 净 水 （ 清 洗 水 ） 含 二 恶 英 的 处理 也 将 是 潜
14、 在 的 问 题 。 特 别 是 最 近 已 从 一 些 江 河 水 中 检 出 严 重 超 标 的 二 恶 英 ，为 此 ， 应 用 光 触 媒 分 解 二 恶 英 水 处 理 装 置 等 也 在 开 发 之 中 。应用前景农业及食品领域近 年 来 , 纳 米 TiO2 光 半 导 体 材 料 在 农 业 环 境 领 域 的 研 究 与 应 用 也 逐 渐引 起 人 们 的 关 注 , 特 别 是 在 防 治 植 物 病 害 、 改 善 光 合 机 能 、 降 解 农 药 污 染 、果 蔬 储 藏 保 鲜 以 及 调 节 高 等 植 物 生 长 发 育 等 众 多 方 面 的 最 新 研 究 成 果 。
