现在，市场上的净化器种类越来越多，其功能也都五花八门。今天，我们就来聊一下现在人们在过滤除尘之外关心的除甲醛，除菌灭病毒功能的实现方式。市面上现有的技术有负离子降解，除醛因子降解，光催化降解等。

     今天，就主要以光催化降解来展开。以下是其介绍内容：光催化就是利用光触媒在可见光或者紫外线照射下产生光催化降解空气中的有毒有害气体以及细菌病毒的过程。

什么是“光触媒”？

“触媒”是日语，翻译成中文是“催化剂”的意思，光触媒就是“光催化剂”，目前光触媒已约定俗成为一个商品名称。给出定义：“光触媒”是这样一种产品，它涂布于基材表面，在室内或车内可见光作用下，产生光催化作用，该作用效果包括降解空气中有毒有害气体；杀灭细菌、霉素与病毒，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解无害化；同时还可释放一定浓度的负氧离子。具备除臭、抗污、杀菌灭病毒、净化与清新空气等功能。它的成分是纳米二氧化钛与微量可见光活性修饰剂。

这里介绍科学上纯粹的“光催化”（光触媒）的概念。

1967年，日本东京大学本多建一教授和他的博士学生藤岛昭发现，用紫外光照射二氧化钛电极可发生水的电解反应，产生氢气与氧气，这就是一种纳米二氧钛的光催化现象。内在原因是纳米二氧化钛作一种半导体氧化物，当被高能量的紫外光光子轰击时，电子会从基态跃迁到激发态，产生高能量的自由电子（e^-）与空穴（h⁺），高能量自由电子与水或氧分子形成羟基自由基（·OH），以及其它一些氧活性基团（如：O₂·、HO₂·与H₂O₂等），它们都具有极强的氧化能力，能降解有机污染物，杀灭细菌、霉菌与病毒，同时也会释放出负氧离子。具有光催化（触媒）活性的材料除了纳米TiO₂外，还有许多种，如：纳米ZnO、CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃等，但是只有纳米二氧化钛（TiO₂）稳定无毒，并且具有良好的生物相容性，适合用于人们生活场所空气净化用光催化剂，其它纳米光催化剂有的本身有毒性，有的不稳定，都不适合作为“光触媒”商业产品原料应用。

二氧化钛（TiO₂）有锐钛型（Anatase）、金红石型（Rutile）及板钛型（Brookite）三种晶体结构，其中只有锐钛型晶体具有强的光催化性能。

锐钛矿型纳米二氧化钛的形态有粉体形态与胶体形态，前者有一定的软或者硬团聚，后者有优异的单分散性，更适宜作为光触媒的原料。因此，光触媒原料应该是锐钛矿型纳米二氧化钛晶体胶体溶液，平常称为纳米二氧化钛胶体。

纳米二氧化钛的光催化活性与许多因素有关，如：表面态（表面羟基与缺陷）、晶型、粒径、结晶度等。这里特别指出并不是粒径越小光催化活性越好。

2、          光触媒作用机理

光触媒在物体表面喷洒后，经自然干燥形成一层透明的纳米二氧化钛膜，这一层纳米膜同时具有三个方面的功能：降解有毒污染物（除甲醛去异味）；抗菌防霉杀病毒；释放负离子。由于这三个功能的作用达到净化清新空气的目的，这一过程用图1表达。

图3 光触媒净化清新空气的过程示意图

从图1可以看出，光触媒产品的三种功能很大程度上均来自一个强氧化性物种“羟基自由基（·OH）”。纳米二氧化钛是一种半导体氧化物，钛元素外层电子存在激发态空轨道，当具有高能量的紫外光照射晶体表面时，基态电子吸收光子能量跃迁到激发态，成为高能量自由电子，作用于水与氧分子就会形成强氧化性的羟基自由基，该自由基降解有机污染物杀灭细菌霉菌与病毒，或者转化为负氧离子，负氧离子另一个重要来源是高能量自由电子直接与氧气分子结合。当然，纳米二氧化钛晶体表面受光激发后产生自由电子，原位上会形成一个带正电荷的空穴（h⁺），它们也可以直接作用有机污染物，在杀灭细菌霉菌与病毒时也会起到作用。如图4所示，羟基自由基与空穴杀灭细菌霉菌与病毒时有三种途径（1）穿透细胞膜，漏液死亡；（2）氧化辅酶不能呼吸死亡；（3）破坏细菌DNA死亡。

光子轰击纳米二氧化钛晶体表面时，激发出来的高能量自由电子可以与氧分子直接结合形成负氧离子，这也是光催化生成负氧离子的主要形成机理。

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