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產(chǎn)生強烈的催化降解功能降解空氣中的有毒氣體殺滅細菌，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有機物質(zhì)的分解，無害化的研究。

1980年-1990年：

1980年引入越來越多的報紙和雜志報道“光觸媒拯救世界危機”

1990-2000年：

1990年開始研究二氧化鈦光觸媒的實用性，(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)利用光觸媒的有機物分解效果開發(fā)了空氣凈化器，佐賀縣窖業(yè)實驗所所長—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)的市場消費熱潮、行業(yè)標準缺失下企業(yè)的無序競爭、產(chǎn)品質(zhì)量混雜造成的信任威機、企業(yè)炒作多賺錢少的尷尬?！捌鋵嵾@是一個能為其他產(chǎn)業(yè)帶來高附加值的新興產(chǎn)業(yè)?！敝唤鸱荚鴰煆陌雽?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-無機納米復(fù)合光功能材料的開發(fā)為研究重點，對光催化技術(shù)有著深入的研究。

“2005-2008年這個產(chǎn)業(yè)處于調(diào)整上升期，整個行業(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《光催化國家標準》，標志著我國光催化行業(yè)正逐步走向標準化時代，隨著健康、環(huán)保理念的普及，產(chǎn)業(yè)的市場前景也會日益廣闊?！敝唤鸱紝獯呋a(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，而對電極則用了白金電極，做成一個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、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。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)用研究取得了長足的進步，特別是近四、五年來已經(jīng)取得了突破性進展。

據(jù)只金芳介紹，當前光催化劑開發(fā)的熱點主要是以下幾方面：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。將二氧化鈦鍍在建筑材料、交通工具、室內(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，如對上下水源的處理，工廠排水、農(nóng)業(yè)排水的處理等。實驗結(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。已有實驗證明，在玻璃上鍍一層二氧化鈦薄膜，在上面培養(yǎng)癌細胞，將之染色，經(jīng)過光照以后發(fā)現(xiàn)有癌細胞被殺死的效果。這些實驗?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)用還需要很長時間的研究和實踐。 此外，光催化反應(yīng)還在防腐、印刷、光儲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：營業(yè)用車輛需每月消毒，而進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。日本鐵路大動脈東海道新干線的運營公司今年也宣布，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，以達到降低成本、保護環(huán)境的目的。現(xiàn)在已有多家日本公司生產(chǎn)出了多種納米光催化的實用產(chǎn)品

除日本外，韓國、美國及歐盟國家也許多發(fā)達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，起初重點為納米光催化材料，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。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。河川污染除了針對因農(nóng)藥造成污染的研究外，對油污的研究(包含原油)也有相當不錯的成果。

“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。”只金芳分析道，“如日本東陶集團(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)威機構(gòu)統(tǒng)計，2004～2009年間，納米光催化劑市場預(yù)計年均增長6.3%，預(yù)計2009年全球納米光催化劑市場可達50億美元。過渡金屬氧化物、非對稱(手性)化合物、碳納米管和其他納米光催化劑的增長率預(yù)計由2004年的2%上升到2009年的6.8%。納米光催化劑的消費在較小型終端用戶領(lǐng)域里，特別是在聚合物方面增長最快，2004～2009年間年均增長率將達23%，能源使用預(yù)計年均增長率將為34.5%。

步入標準化

我國光催化技術(shù)研究發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段：實驗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)計復(fù)合材料;將實驗室研究成果逐步擴大到工業(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。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)域也投入了相當多的資金，僅2004年就投入了2000多萬的科研經(jīng)費，重點研究光觸媒對室內(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功能來促進市場的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2006年底中國境內(nèi)經(jīng)營光催化材料的企業(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)品類型多達百種。尤其在近些年，隨著人們對生活環(huán)境狀況的日益重視，這種凈化抗菌多種功能的材料將會受到市場的青睞。

“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，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)標準，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鑒定報告，就將產(chǎn)品推向了市場。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、市場格局混亂的局面;因此造成光觸媒產(chǎn)品信任危機?！睘榱艘龑?dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，在只金芳的推動下從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)用分會牽頭，行業(yè)學(xué)會負責組織申請制定國家標準。正在制定的光催化GB草案檢測項目分空氣凈化材料功能檢測、光催化抗菌材料性能檢測、光催化自清潔材料功能檢測、光催化水凈化材料功能檢測4種類型?！皣覙藴实牧㈨?，標志著我國光催化行業(yè)已經(jīng)逐步走向標準化時代，對于我國光催化行業(yè)健康、快速、持續(xù)發(fā)展將具有標桿性的意義。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)標準一旦確立，一批小企業(yè)的產(chǎn)品將因無法達標而退出競爭?！?

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

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?光觸媒的前市場究竟有多大?只金芳認為，現(xiàn)有的光觸媒有兩個基本的事實：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。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日，須要廣大研究人員的不斷努力。國內(nèi)市場短期內(nèi)也不會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。

“光觸媒產(chǎn)品能夠進入市場，走進人們的日常生活中，這與時代的發(fā)展，人們物質(zhì)生活的水平日益提高，人們自我健康意識的提高是密不可分的。光觸媒做為朝陽產(chǎn)品，它的市場還應(yīng)當是在最初的啟動階段，是個新生事物。現(xiàn)階段要被人們認識、接受還是相當有難度的，這也完全符合新產(chǎn)品走入市場發(fā)展的社會規(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)標準的起草進展，盡快調(diào)整自身的技術(shù)規(guī)范，向未來的行業(yè)標準靠攏。與此同時，準備進入這一市場的企業(yè)應(yīng)該重新評估自己的技術(shù)和資金力量，以避免盲目投資所帶來的風險。