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表面的光触媒层会产生氢氧自由基

文章出处: 人气:发表时间:2019-07-27

文章摘要:光触媒已逐步应用于各个行业,并在很多应用上取得了巨大的进步,利用纳米二氧化钛的光催化特点,改善人类的生活环境。本文以光触媒在灯管方面应用,探讨光触媒在照明行业的应用与前景。文章主要简单谈论了光触媒的特性及光触媒灯管优点,提出光触媒灯管的制作方法,希翼与照明业的人士共同探讨光触媒在照明行业的应用。

关键词:光触媒灯管、纳米二氧化钛、氢氧自由基

一、光触媒的原理

光触媒是在光参与下发生反应的催化剂,它是将光的能量转化为氧化其它有机物的能量。在光照下纳米级的二氧化钛表面形成电穴和游离电子,结合空气中的水和氧气,发生氧化还原反应,表面形成强氧化性的氢氧自由基(·OH)及超氧阴离子自由基(O2-),它能分解在空气中的有害气体和部分无机化合物,将其最终分解为二氧化碳和水等无害物质,并抑制细菌生长和病毒的活性,从而达到空气净化、杀菌、除臭、防霉。

二、光触媒四大效果

1、空气净化:新装修的房子、新购买的汽车、实验室、办公室内会含有甲醛、苯系物、氨、一氧化碳、烟味、NOX、SO2等有害气体。在光的作用下,光触媒所产生的氢氧自由基有强氧化性,能把有机物和部分无机物分解为CO2、H2O和盐等无害物质。

2、杀菌、防霉:光触媒表面的氢氧自由基能破坏细胞膜使细胞质流失,从而造成细菌死亡和抑制病毒的活性,可杀灭大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄葡萄球菌、霉菌类、化脓性球菌、空气中浮游细菌等,杀灭被喷物表面效率可达99%以上,如果空间浮游细菌接触到表面很快就被杀死,从而达到净化整个室内空气质量;光触媒能高效的杀灭表面霉菌,有效的起到防霉效果。

3、除臭:空气中臭味主要是由空气中有机物气体产生。由于光触媒表面产生的氢氧自由基,它能破坏有机气体分子的能量键,使有机气体成为单一的气体分子,因而分解空气中的有机物气体,故可除去空气中的臭味。用于厕所、实验室、吸烟区。

4、自洁功能:光触媒有较好的亲水性,可以让污垢与物体表面产生一层水膜,使污垢不容量附着在物体表面,并可有效的分解有机物。它可以用于高楼幕墙自动清洁。

三、光触媒在普通灯管上的应用

1、灯管表面上光的能量高,有利于光催化效率的提高

光触媒可广泛应用于很多地方,产生光催化效果要依靠光能,最好是紫外光,光触媒中的纳米二氧化钛要求光源的波长小于387.5纳米。用光触媒喷涂墙面、用光触媒制造成各种工艺品等,但室内的光能极为有限,光触媒通常没有发挥出高效率,而灯管表面的光的能量强,紫外线的含量高,普通的15W节能灯表面的254纳米紫外线含量约为60微瓦;普通40W日光灯表面的254纳米紫外线含量约为40微瓦;一般家庭室内墙面254纳米紫外线平均含量为5微瓦。经分析表面,一根40W的灯管有效净化室内空气相当于喷涂10平方米光触媒效果。一般16平方米的房间6根40W的光触媒日光灯管就有较好的净化效果。

2、光触媒灯管的功能

有良好的杀菌效果:光触媒灯有好的杀菌功能。灯发光时表面的光触媒涂层产生极具活性的氢氧自由基,当空气中浮游的细菌随空气流动时(如室内有人走动),碰到灯管的表面,会很快就被杀灭并分解,最终达到空气中的细菌数量降低。如果将医院里病房、手术室等地方都换成光触媒灯管,则有利于病房、手术室的细菌数量减少。

有净化空气作用:现在大多数新装修的居室、办公室等场所一般存在不同程度的有害气体污染,如甲醛、苯、二甲苯等有害气体。光触媒灯在通电的情况下,表面的光触媒层会产生氢氧自由基,当有害气体的分子碰到灯管表面时,可以迅速将被分解成二氧化碳和水等,还可以除去臭味、异味、烟味等,达到净化空气作用。实际上空气中气体分子运动速度相当快,它们不断地相互撞击,不断地撞击四壁,常压下每161.3px2的容器壁面积上,每秒钟可受到 2×1024个气体(容器内的气体)分子的撞击。

长时间保持灯体表面清洁:灯管长时间保持光亮主要有两个原因,其一、灯管表面形成的纳米二氧化钛涂膜,表面电导率达8西门子,可以有效的消除在通电情况下积累的静电,从而可以减少灯管表面灰尘的吸附概率;其二、可以分解灯管表面的有机物,如油脂、有机污垢等;其三、纳米二氧化钛涂膜有清水性特点,利用空气中存在的水分,在灰尘与玻璃之间会形成一层平铺的水膜,从而导致灰尘难以附着在灯体表面,尤其在室外使用的灯管效果会更加明显。

四、光触媒灯管制作工艺

光触媒灯管上用的光触媒要求很高,主要有三个方面的要求:透明度高、产品不含有机物成分、采用无机(非硅系)粘合剂技术。光触媒应用于照明行业必须保证纳米二氧化钛膜不影响光通亮,要求光触媒中的纳米二氧化钛颗粒在十纳米以下,分散性好;灯管用的光触媒液必须是无机物成分构成,否则在发光发热情况下会变质,导致变黑,很快脱落;纳米二氧化钛本身没有粘合力,它必须加入特种的粘合成分,让其在灯管表面牢牢的粘合在一起。如果采用硅系粘合剂,在灯管发热情况下可能会导致灯管表面光触媒涂层产生的龟裂、剥落。

制作光触媒灯管方法很多,可以在制造灯体玻璃管时烧结在采用烧结方式、喷涂表面、浸泡灯管表面等方法,其中最经济方便的是喷涂和浸泡灯管,这种方法操作简单,成本低。当然,喷涂和浸泡的方法制造的光触媒灯管要求加热干燥,加热干燥比自然风干燥形成的纳米二氧化钛涂膜平整光滑得多。好的光触媒灯管在阳光下可以看到一层彩虹膜,并不会影响光通亮,它的厚度约350纳米,这种厚度的纳米二氧化钛膜利用紫外光的效果最为明显。

五、光触媒照明的优点及市场前景

光触媒应用于照明方面,可直接利用光源的独特优势,只要在发光的情况下就会有源源不断的效果。而喷涂于墙面的光触媒,受限于光源,如果室内光照不好,光触媒效果不稳定。通常在生活中,都为有照明电器的存在,只要照明电器发光,光触媒就可以源源不断的发挥出净化的效果。

随着人们健康、环保的意识提高,有净化空气功能的光触媒照明电器将会成为环保照明的新科技,它将会成为百姓家庭首先的光触媒制品,其低价格优势,会受到广大消费者的喜爱。如果大量采用光触媒照明电器,那么大家生活的空间将会更清洁、更健康,它将会成为本世纪照明行业的潮流。

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