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空氣凈化知識(十):光催化氧化凈化空氣有效嗎?

光催化氧化法是指利用一些具有光電效應的半導體材料作為催化劑,在光的作用下進行催化氧化方法。這可能比較難理解,但其日語叫法「光觸媒」大家就聽得多了。

光催化氧化法是上世紀七十年代日本的Fujishima和Honda在研究TiO2的催化作用時發現的。當半導體TiO2在波長小於或等於387.5nm的紫外光照射下,其階帶上的電子會躍遷到導帶,產生空穴。在複合的過程中,空穴很容易捕捉到粒子表面的有機物上的電子,使這些物質活化而氧化。而躍遷到導帶上的電子具有很強的還原性,可以還原吸附在其表面上的物質。通俗點說就是TiO2在紫外光的照射下,可以對吸附在其表面上物質產生氧化還原反應,把有機物分解。在條件許可的情況下,光觸媒可以起到很好的殺菌和去除TVOC的效果。

可以作為光觸媒的半導體除了TiO2,還有ZnO 、CdS、SnO2等等,由於TiO2的穩定性高,光電效應好,同時對人體無害,所以它是光觸媒的主要成份。但是其催化氧化的條件比較高,後來研究發現滲進一些其他物質,可以對催化劑改性,使其可吸收更寬範圍的光線,實用性更好。於是派生出很多的配方和技術,我國特色的專家也創造出很多諸如納米光觸媒、冷觸媒、光氫離子、CH-CUT等名詞,往往讓人墜入雲里霧裡。其實無論什麼名堂,都要遵守能量守恆原理,要產生氧化還原反應,必須要有充足的能量供應。

光觸媒催化效率是受很多條件影響的,比如溫度、濕度、光強、風速等,而且必須是接觸在光觸媒表面的物質才起作用(上面有解釋),所以在實際應用中使用比較多的是在建築物的外牆、玻璃保潔。因為有充足的陽光照射(起催化氧化作用)和雨水的沖洗(令催化劑再生),自然地保持建築物的清潔。而在空氣凈化應用中效果並不明顯。

我們常常聽到看到的光觸媒除甲醛的宣傳,通常只存在理論的效果。更有一些無良商家,明知道光觸媒對去除甲醛效果不明顯,卻打著光觸媒的旗號,使用封閉劑來治理甲醛,阻止甲醛的散發,短時間內治理效果十分明顯,但封閉劑失效後,甲醛照樣瀰漫。

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