光触媒技术及用于混凝土的可能性

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发布时间：2021-09-16

资料介绍

光触媒技术及用于混凝土的可能性
朱航征编译
光触媒技术的研究已成为现代发展的一项需
要。近年来，在建筑领域的利用也很活跃。例如有
的厂商生产的瓷砖几乎均为光触媒瓷砖，并已成为
工业化住宅策划出售的一个特征。用这种瓷砖进行
外装饰，很受顾客注目。此外，还有的开发商，利用
光触媒共同开发了循环净化水系统，以便用于办公
大楼建筑。本文现就作为光触媒的二氧化钛
(TiO )的作用及其用于混凝土的可能性进行一些
探讨。
1 光触媒与二氧化钛(TiO：)
二氧化钛(TiO )是光触媒的一个代表用例，其
光触媒的过程有以下几类：
1)作为光触媒的二氧化钛，经紫外线照射，促
进了激发状态，即二氧化钛原子的价电子在高能位
下向传导带移动。
2)在二氧化钛表面出现了价电子空穴和向激
发传导带移动的电子。多种物质与这两者迅速再结
合，但二氧化钛并非立刻与其分别再结合，而是暂时
呈现幸存的特征。
3)幸存的空穴与激发的电子在二氧化钛(TiO )
表面与吸附水反应如图1所示，空穴因氧化反应产生
(·OH)羟基原子团，激发电子经过还原反应产生
(·o-)超氧化物隔离子。
TiO2薄膜
基层材料
④ ：空穴 0：激发电子
图1 二氧化钛表面的光触媒反应
4)羟基原子团(·OH)反应性高，表面如存在
有机化合物，与其反应即引起分解反应，最终生成二
氧化碳和水。此外，激发电子经还原反应发生的超
氧化物隔离于形成的过氧化物经过氧化氢反应即形
成水。
5)羟基原子团(·OH)的反应性和超氧化物
阴离子(·o-)的氧化力度为二氧化钛光触媒的
特征，它主要反应在“有机物的分解作用”和超亲
水性。
2 二氧化钛的主要作用
2．1 有机物的分解作用
与二氧化钛同样有“有机物分解作用”和“杀
菌作用”的物质，如过氧化氢溶液(H：O：)、次氧酸
苏打(NaC10)和臭氧(O )等。这类物质都是人所
共知的能起漂白作用和杀菌作用的物质。其原因
就在于经以下反应而产生具有很强氧化力的氧原
子(O)：
H2O2 H2O+(O)
NaC10--*Na +Cl一+(O)
O3_+02+(O)
二氧化钛的有机物分解作用与杀菌作用源于
羟基原子团(·HO)和超氧化物阴离子(·o-)，
两者都具有很强的化合力。二氧化钛的特征是：
由于(·OH)和(·o-)均发生在二氧化钛表面，
其有机物的分解作用和杀菌作用均表现在二氧化
钛表面。这与以上所列过氧化氢溶液、次氯酸苏
打和臭氧等有所不同。
过氧化氢溶液、次氯酸苏打和臭氧等，如系高浓
度，对人体是有害的。此外，由于不易固定化，不仅
对被使用的物质，而且对周围环境都有影响，为此必
须注意。至于二氧化钛，由于仅在其表面吸附的物
质发生有机物分解作用和杀菌作用，如未与二氧化
钛接触，则不可能有如此效果。此外，存在于一般环
境下的紫外线，在二氧化钛表面生的(·OH)和
(一o-)，其浓度均处于对人体完全无害的水平。
按以上所述论效果不大，但从环保和使用安全
方面考虑仍有其不可忽视的优点。
2．2 二氧化钛的“超亲水性”
二氧化钛的光触媒功能源于紫外线照射在表面
产生氢氧基原子团(·OH)和超氧化物阴离子