光觸媒到底是什么?用他除甲醛安全嗎?

新裝修房子的朋友可能都聽說過光觸媒，但是真正了解的人可能不多，這里向大家介紹光觸媒到底是什么?為什么它能用來除甲醛，用光觸媒除甲醛安全嗎?觸媒是一種納米級(jí)的光導(dǎo)半導(dǎo)體材料，用它涂于基材表面，與紫外線的作用下會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的催化降解功能降解空氣中的有毒氣體殺滅細(xì)菌，因此它具備除甲醛、除臭、抗污、凈化空氣等功能。

光觸媒的發(fā)現(xiàn)歷史

1950年-1960年：

金屬氧化物如二氧化鈦，氧化鋅因“光氧化反應(yīng)”被發(fā)現(xiàn)。

1950年開始研究光觸媒。

1960年-1970年：

1967年本田藤島效應(yīng)。

1969年將本田藤島效應(yīng)發(fā)表在“工業(yè)科學(xué)雜志”。東京大學(xué)的本多氏和藤島氏發(fā)現(xiàn)的，根據(jù)光電極反應(yīng)通過光可將水分解成氧和氫的效果。

1970年-1980年：

1972年發(fā)表在美國“自然”雜志的本田藤島效應(yīng)吸引了來自世界各地的關(guān)注，于是開始利用光觸媒對(duì)有機(jī)物質(zhì)的分解，無害化的研究。

1980年-1990年：

1980年引入越來越多的報(bào)紙和雜志報(bào)道“光觸媒拯救世界危機(jī)”

1990-2000年：

1990年開始研究二氧化鈦光觸媒的實(shí)用性，(藤島研究所TOTO)

1994年TOTO開發(fā)光觸媒抗菌和防污瓷磚，光觸媒開始走向商業(yè)化。

1996年開發(fā)才用了光觸媒的太陽能帳篷，并作為產(chǎn)品開始銷售

1999年盛和工業(yè)利用光觸媒的有機(jī)物分解效果開發(fā)了空氣凈化器，佐賀縣窖業(yè)實(shí)驗(yàn)所所長(zhǎng)—之瀨博士獲得專利。

2000年水性氧化鈦獲得專利，鈦氧化物的時(shí)代開始。

光催化產(chǎn)業(yè)漸入理性發(fā)展階段

----訪中科院理化所只金芳博士

從2003年回國以來，中科院理化所只金芳博士一直在切身感受著國內(nèi)光催化產(chǎn)業(yè)的冷暖變化：非典引發(fā)的市場(chǎng)消費(fèi)熱潮、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失下企業(yè)的無序競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品質(zhì)量混雜造成的信任威機(jī)、企業(yè)炒作多賺錢少的尷尬?！捌鋵?shí)這是一個(gè)能為其他產(chǎn)業(yè)帶來高附加值的新興產(chǎn)業(yè)。”只金芳曾師從半導(dǎo)體光觸媒發(fā)現(xiàn)者――日本東京大學(xué)騰田昭夫，至今天仍以有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合光功能材料的開發(fā)為研究重點(diǎn)，對(duì)光催化技術(shù)有著深入的研究。

“2005-2008年這個(gè)產(chǎn)業(yè)處于調(diào)整上升期，整個(gè)行業(yè)開始向理性化、規(guī)范化發(fā)展。特別是我們正在牽頭制訂《光催化國家標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)志著我國光催化行業(yè)正逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)代，隨著健康、環(huán)保理念的普及，產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)前景也會(huì)日益廣闊?！敝唤鸱紝?duì)光催化產(chǎn)業(yè)的未來充滿了期待。

產(chǎn)業(yè)興起

可見光激發(fā)光觸媒的技術(shù)在國內(nèi)外均屬于***技術(shù)研究。20世紀(jì)70年代騰田昭夫在偶然間得到了二氧化鈦的單結(jié)晶。他用鉆石切刀把二氧化鈦單結(jié)晶切割成片狀以嘗試作為電極，而對(duì)電極則用了白金電極，做成一個(gè)閉合電路然后再用氙燈去照射二氧化鈦之單結(jié)晶，竟然發(fā)現(xiàn)由二氧化鈦釋放出氧，而由白金釋放出氫。騰田昭夫因此成為半導(dǎo)體光觸媒之發(fā)現(xiàn)者。這個(gè)發(fā)現(xiàn)，與植物的光合作用非常相似，起初科學(xué)家們想利用其制氫，但效率很低，后來發(fā)現(xiàn)二氧化鈦單結(jié)晶的氧化性強(qiáng)、廣譜性、安全性在廢水處理、空氣凈化、自潔、光源利用等方面有更大的前景，于是興起了光催化技術(shù)的研究熱潮。

光觸媒是一種效應(yīng)，其實(shí)許多物質(zhì)都具有這種效應(yīng)，如氧化鋅、氧化硅、氧化鈦等，但是宏觀上表現(xiàn)不出來，這也是長(zhǎng)期不被人發(fā)現(xiàn)的原因。二氧化鈦因?qū)θ梭w無毒無害, 并且從發(fā)現(xiàn)其光催化效應(yīng)以來仍然未有任何半導(dǎo)體光觸媒可以超越其光催化性能，而成為研究的重點(diǎn)。經(jīng)過無數(shù)科學(xué)工作者不懈的辛勤努力，光催化材料的應(yīng)用研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是近四、五年來已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。

據(jù)只金芳介紹，當(dāng)前光催化劑開發(fā)的熱點(diǎn)主要是以下幾方面：非二氧化鈦半導(dǎo)體材料的研究;混合/復(fù)合半導(dǎo)體材料的開發(fā)研究;摻雜二氧化鈦催化劑;催化劑的表面修飾;制備方法和處理途徑的探索等。而從光催化劑應(yīng)用的前景來看，主要應(yīng)用領(lǐng)域一是二氧化鈦涂層的自潔凈功能。將二氧化鈦鍍?cè)诮ㄖ牧?、交通工具、室?nèi)裝修材料的外表，利用生活中的太陽光、照明燈光即能分解這些表層的污染物，雨水清洗即實(shí)現(xiàn)自潔功能。二是超親水性能用于制備防霧設(shè)備。如涂有超親水光催化性薄膜的玻璃遇到水氣時(shí)表面形成了均勻的水膜，所以鏡像保持清晰。三是空氣和水資源的凈化。水處理的分類有各種不同領(lǐng)域，如對(duì)上下水源的處理，工廠排水、農(nóng)業(yè)排水的處理等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將二氧化鈦涂覆在盛水的容器上，光照后發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生殺菌效果，起到很好的凈化效果。另外，在醫(yī)學(xué)方面用來消滅病菌和病毒也受到極大的關(guān)注。已有實(shí)驗(yàn)證明，在玻璃上鍍一層二氧化鈦薄膜，在上面培養(yǎng)癌細(xì)胞，將之染色，經(jīng)過光照以后發(fā)現(xiàn)有癌細(xì)胞被殺死的效果。這些實(shí)驗(yàn)?zāi)壳吧刑幱诔跏茧A段，有關(guān)光催化材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還需要很長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐。 此外，光催化反應(yīng)還在防腐、印刷、光儲(chǔ)存等諸多方面有著潛在的應(yīng)用前景。

日本是較早開展光催化材料研究的國家，其應(yīng)用功能技術(shù)水平在世界處于較***的地位。在日本許多大學(xué)、企業(yè)從事于納米二氧化鈦的光催化應(yīng)用技術(shù)。把納米氧化鈦制成凝膠體、漿狀噴劑，用來噴涂室內(nèi)、汽車、凈化空氣。把氧化鈦添加到涂料中，研制空氣凈化涂料。采用鍍膜技術(shù)，生產(chǎn)光催化抗菌瓷磚、防污建材等，并且還應(yīng)用它的超防水性和超親水性研究開發(fā)成功系列防霧產(chǎn)品。此外，還用于水質(zhì)凈化、食品保鮮等等方面。日本國土交通省已經(jīng)明確規(guī)定：營(yíng)業(yè)用車輛需每月消毒，而進(jìn)行過光觸媒噴涂的車輛5年內(nèi)可以不做消毒。目前，日本出租車已有10000輛以上應(yīng)用了光觸媒噴涂處理。日本鐵路大動(dòng)脈東海道新干線的運(yùn)營(yíng)公司今年也宣布，該公司正在著手將光學(xué)催化劑技術(shù)運(yùn)用于新干線車體和窗玻璃的開發(fā)，使列車的清潔作業(yè)頻率由目前的每天一次降低為隔周一次，以達(dá)到降低成本、保護(hù)環(huán)境的目的?，F(xiàn)在已有多家日本公司生產(chǎn)出了多種納米光催化的實(shí)用產(chǎn)品

除日本外，韓國、美國及歐盟國家也許多發(fā)達(dá)國家也正積極投入該領(lǐng)域，不過仍處于研發(fā)的起始階段。韓國從1999年開始有光催化方面的專利出現(xiàn)，近年成倍增長(zhǎng)，起初重點(diǎn)為納米光催化材料，近年開始涉及水處理和空氣凈化領(lǐng)域。目前韓國納米光催化商品規(guī)模仍較小，產(chǎn)品以LG電子利用光催化生產(chǎn)空氣凈化式空調(diào)系統(tǒng)與Dohabu Cleantech的海水凈化裝置最受好評(píng)。美國環(huán)保署(EPA)是美國納米光催化研發(fā)的主要支持單位，其重點(diǎn)著重于水處理方面;包括地下水質(zhì)的改善、廢水處理以及河川污染等。河川污染除了針對(duì)因農(nóng)藥造成污染的研究外，對(duì)油污的研究(包含原油)也有相當(dāng)不錯(cuò)的成果。

“國外許多大企業(yè)涉足光催化，一為掌握這一前瞻性技術(shù)發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，二為提升原有產(chǎn)品的附加值?！敝唤鸱挤治龅?，“如日本東陶集團(tuán)(TOTO)已經(jīng)使用光觸媒生產(chǎn)抗菌自潔瓷磚和抗菌衛(wèi)生潔具;美國玻璃制造商PPG公司等已經(jīng)采用光觸媒技術(shù)生產(chǎn)自潔玻璃;日本日立公司及臺(tái)灣部分廠商已經(jīng)開始生產(chǎn)光觸媒燈具;英國倫敦和安大略核子技術(shù)環(huán)境公司開發(fā)了一種新的常溫光催化技術(shù)，利用納米二氧化鈦催化劑，能將工業(yè)廢液和被污染地下水中的多氯聯(lián)苯類分解為CO2和水……. ”。

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2004～2009年間，納米光催化劑市場(chǎng)預(yù)計(jì)年均增長(zhǎng)6.3%，預(yù)計(jì)2009年全球納米光催化劑市場(chǎng)可達(dá)50億美元。過渡金屬氧化物、非對(duì)稱(手性)化合物、碳納米管和其他納米光催化劑的增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)由2004年的2%上升到2009年的6.8%。納米光催化劑的消費(fèi)在較小型終端用戶領(lǐng)域里，特別是在聚合物方面增長(zhǎng)最快，2004～2009年間年均增長(zhǎng)率將達(dá)23%，能源使用預(yù)計(jì)年均增長(zhǎng)率將為34.5%。

步入標(biāo)準(zhǔn)化

我國光催化技術(shù)研究發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：實(shí)驗(yàn)室探索制備各種光催化劑，合成納米粉體;改善各種光催化材料的物理、化學(xué)及光催化性能，設(shè)計(jì)復(fù)合材料;將實(shí)驗(yàn)室研究成果逐步擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)。

目前國內(nèi)擁有一支從事基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的隊(duì)伍，分布在中國科學(xué)院、清華大學(xué)、福州大學(xué)、大連化學(xué)物理所等單位，每年都有高水平的論文發(fā)表和專利申請(qǐng)。特別是理化所這方面與海爾、聯(lián)想、圣象等企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化結(jié)合，其技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用可涉及家電(空氣凈化、除菌設(shè)備)、建材(凈化涂料、自潔玻璃、礦棉板)、水處理(藍(lán)藻治理，工廠廢水處理)等等。

我國在光觸媒研究領(lǐng)域也投入了相當(dāng)多的資金，僅2004年就投入了2000多萬的科研經(jīng)費(fèi)，重點(diǎn)研究光觸媒對(duì)室內(nèi)污染和大氣污染的處理，并取得了許多科研成果。據(jù)吉利公司透露，在新款車的環(huán)保方面，在其生產(chǎn)的所有產(chǎn)品上都將采用***的車內(nèi)空氣四重凈化技術(shù)，作為吉利博士后工作站的***課題，吉利在部分車型試用的光觸媒設(shè)備在13天內(nèi)能把新車的甲醇濃度降低80%以上。

隨著光催化技術(shù)的日趨成熟,中國的光催化材料產(chǎn)業(yè)化已開始向建材、環(huán)保、家電等各行業(yè)應(yīng)用。目前廣東、北京、武漢等地很多企業(yè)都在生產(chǎn)光觸媒產(chǎn)品，其中不乏有許多類似等知名企業(yè)在自己的產(chǎn)品中也紛紛采用了此項(xiàng)功能來促進(jìn)市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2006年底中國境內(nèi)經(jīng)營(yíng)光催化材料的企業(yè)有近300家，其中也不乏有國際知名化工企業(yè)，光催化的產(chǎn)品已涉及多的行業(yè)，產(chǎn)品類型多達(dá)百種。尤其在近些年，隨著人們對(duì)生活環(huán)境狀況的日益重視，這種凈化抗菌多種功能的材料將會(huì)受到市場(chǎng)的青睞。

“目前我國光觸媒產(chǎn)業(yè)存在的主要問題是新產(chǎn)品研發(fā)落后，應(yīng)用研究還有待加強(qiáng)，參與企業(yè)以中小企業(yè)為主，特別是這一產(chǎn)業(yè)剛剛崛起，在全球范圍內(nèi)尚無規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一些光觸媒生產(chǎn)廠家沒有獲得相關(guān)權(quán)威部門出具的無毒、滅菌及污染治理檢測(cè)鑒定報(bào)告，就將產(chǎn)品推向了市場(chǎng)。由于質(zhì)量低下，許多產(chǎn)品不能發(fā)揮光觸媒應(yīng)有的滅菌、降解污染的效能，導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、市場(chǎng)格局混亂的局面;因此造成光觸媒產(chǎn)品信任危機(jī)?！睘榱艘龑?dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，在只金芳的推動(dòng)下從2004年開始，由中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所和光催化材料及應(yīng)用分會(huì)牽頭，行業(yè)學(xué)會(huì)負(fù)責(zé)組織申請(qǐng)制定國家標(biāo)準(zhǔn)。正在制定的光催化GB草案檢測(cè)項(xiàng)目分空氣凈化材料功能檢測(cè)、光催化抗菌材料性能檢測(cè)、光催化自清潔材料功能檢測(cè)、光催化水凈化材料功能檢測(cè)4種類型。“國家標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，標(biāo)志著我國光催化行業(yè)已經(jīng)逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)代，對(duì)于我國光催化行業(yè)健康、快速、持續(xù)發(fā)展將具有標(biāo)桿性的意義。以期從生產(chǎn)源頭規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量，使這一新興產(chǎn)業(yè)能夠得到健康發(fā)展。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一旦確立，一批小企業(yè)的產(chǎn)品將因無法達(dá)標(biāo)而退出競(jìng)爭(zhēng)。”

目前國際國內(nèi)都積極著手制定行業(yè)標(biāo)以推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展。2005年由日本根據(jù)本國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)向國際ISO組織提請(qǐng)了關(guān)于《紫外光光催化材料的性能檢測(cè)方法》，其中我國的專家也參與了此項(xiàng)工作，此標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過3年的共同努力已于2006年底通過了初審，2007年9月中旬進(jìn)行復(fù)審，預(yù)計(jì)2008年有望通過最終審核。同時(shí)2006年底中國也著手專家針對(duì)《可見光光催化材料的性能檢測(cè)方法》進(jìn)行ISO申報(bào)工作的準(zhǔn)備。在這個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，我國正在向國際標(biāo)準(zhǔn)制訂者靠攏。

光觸媒的光催化功能有多大，能否在光線不太強(qiáng)烈的室內(nèi)環(huán)境中起到良好的光催化功效?光觸媒的前市場(chǎng)究竟有多大?只金芳認(rèn)為，現(xiàn)有的光觸媒有兩個(gè)基本的事實(shí)：1光觸媒可以吸收紫外光，2 光觸媒在室外環(huán)境中的光催化作用比較明顯，能化解油物，起到自潔的功效。利用光觸媒現(xiàn)有的這兩點(diǎn)功能，可以使用在外墻涂料。近年來水性的外墻涂料在建筑行業(yè)已得到了大規(guī)模的推廣與應(yīng)用，尤其是高層建筑采用光觸媒涂料來裝修外墻成為一種發(fā)展趨勢(shì)。但現(xiàn)有的光催化性能還不足以勝任降解處理室內(nèi)的有害物質(zhì)，其光催化的速度在室內(nèi)環(huán)境中顯得十分微弱。光觸媒在室內(nèi)環(huán)境的治理使用還須時(shí)日，須要廣大研究人員的不斷努力。國內(nèi)市場(chǎng)短期內(nèi)也不會(huì)象一些媒體炒作的那樣有幾十億甚至上百億的爆發(fā)性增長(zhǎng)。

“光觸媒產(chǎn)品能夠進(jìn)入市場(chǎng)，走進(jìn)人們的日常生活中，這與時(shí)代的發(fā)展，人們物質(zhì)生活的水平日益提高，人們自我健康意識(shí)的提高是密不可分的。光觸媒做為朝陽產(chǎn)品，它的市場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)是在最初的啟動(dòng)階段，是個(gè)新生事物。現(xiàn)階段要被人們認(rèn)識(shí)、接受還是相當(dāng)有難度的，這也完全符合新產(chǎn)品走入市場(chǎng)發(fā)展的社會(huì)規(guī)律?！敝唤鸱继嵝哑髽I(yè)及投資人士，目前的光觸媒企業(yè)應(yīng)該密切關(guān)注行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草進(jìn)展，盡快調(diào)整自身的技術(shù)規(guī)范，向未來的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)靠攏。與此同時(shí)，準(zhǔn)備進(jìn)入這一市場(chǎng)的企業(yè)應(yīng)該重新評(píng)估自己的技術(shù)和資金力量，以避免盲目投資所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。