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光催化技术在室内空气治理和外墙自洁领域应用解析纳米光电自洁涂层除醛、杀菌、自洁原理

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 一、光触媒降解甲醛原理

    1967年,日本东京大学的本多建一教授和博士班学生藤岛昭发现,用光照射二氧化钛电极可进行水的电解反应。这就是著名的本多作用的光催化反应,将空气中的水或氧气催化成氧化能力极强的羟基自由基·OH)和超氧阴离子自由基(O)、活性氧(HO,H?O?)等具有极强氧化能力的光生活性基团,这些光生活性基团的能量相当于3600K的高温,具有很强的氧化性。

这些强氧化性基团可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物,并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。原理如图1所示。

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1 光催化空气治理原理

纳米光电自洁涂层是在有光的条件下,把免费的光能不断转化成瞬间的静电,利用空气里的氧气和水汽对空气里的有机污染物分子(比如甲醛,苯系化合物)或落在表面的有机污染物污渍进行持续性的电化学降解,使污染物降解成水溶性小分子物质,甚至二氧化碳和水。

二、光电涂层自洁原理

在自清洁中,接触角是一个很重要的概念,反映了界面亲水性的大小。如图2所示,由于界面张力作用,在界面上的液体表面将会形成一个球面,而角θc就是该液体在该界面的接触角。对水来说,接触角越大,说明界面的亲水性越差;接触角越小,说明界面的亲水性越强。图3很直观的反映了接触角润湿性的关系。

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2. 接触角

图片1.png


3. 接触角与亲水性的关系

如图3所示,当接触角小于90°可称作亲水表面,大于90°可称作疏水表面,当接触角小于10°时就可以认为界面是超亲水表面,同样,当接触角大于150°就可以认为界面是超疏水表面。而超亲水表面与超疏水表面都可用于自清洁。

1、超疏水自洁涂层

超疏水性自清洁涂料,是利用纳米粒径可控的特性,通过仿真荷叶自清洁的原理,使水与涂层表面接触角度接近90度形成水珠滚落,实现疏水防水的作用同时,由于灰尘在表面的附着力下降,水珠滚落或微风即可带走。其应用领域范围广泛,多个环保难题迎刃而解。可以广泛用于大理石等石材、混凝土等领域。原理如图3所示。

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3 超疏水表面自洁原理

2、超亲水自洁涂层

    超亲水性自清洁涂层,是通过经亲水性硅氧烷改性之后的纳米TiO2颗粒来实现超亲水的性能,通过光致亲水特性在玻璃表面形成水膜,从底部冲走灰尘,进而达到自清洁的目的。该涂料中,由于TiO2粒子在水溶液中的稳定性良好,所以透明度更高,自清洁效果更理想。如果用于玻璃表面,还具有防雾、防水滴的功能、抵挡近红外光、防止热辐射,达到节能保暖的功能。原理如图4所示。

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    3、防霉、防菌原理

    光电效应会在物体表面形成很微弱的静电场,苔藓、细菌、霉菌等微生物无法生存,达到防霉、防菌的作用

  


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