對納米TiO2/硅藻土復合光催化材料的認識

劉 伯 田

納米TiO2/硅藻土復合光催化材料是吉林省臨江市美詩頓粉體材料有限公司憑藉臨江市優質硅藻土礦資源與中國礦業大學（北京）鄭水林教授（博士生導師）領導的高級科研團隊通力合作的結果。

專家們對硅藻土提純處理後，用水解沉澱法成功的將具有光催化活性較高的銳鈦礦型納米TiO2有效地負載在硅藻土的表面和孔隙中。使納米TiO2和多孔結構微米級硅藻土有機結合在一起，獲得了能夠高效降解有機污染物、性能優異的納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料。硅藻土負載銳鈦礦型納米TiO2光催化劑後，光催化劑能更好地發揮其功效。一方面，硅藻土可有效地將污染物吸附在納米TiO2/硅藻土復合光催化材料表面和微孔中；另一方面，銳鈦礦型TiO2催化劑也更有效地降解聚集吸附在多孔硅藻土的有機污染物。因此該納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料兼具吸附、光催化、微生物降解等特點。

研究結果表明：納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料具有以硅藻體為核，以納米TiO2為殼的多孔核殼結構，具有較高的比表面積和良好的光透性；核殼之間結合緊密，包覆殼層厚度均勻（200nm~300nm），TiO2晶粒度為12nm左右。

這種復合光催化材料在紫外光和太陽光下都有優良的光催化性能，而且穩定性和重複使用性能好。在太陽光下，2h內羅丹明B溶液的脫色率和COD去除率達到95%以上；6h苯酚的降解率達到99.18%；COD降解率95.59%；在日光燈照射下24小時甲醛去除率大於80%。

納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料的功能及用途

納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料具有納米TiO2寶貴的光學性質。在塗料業及諸多領域都顯示出美好的發展前景。納米 TiO2/硅藻土復合光催化材料具有很高的化學穩定性、熱穩定性、無毒、無二次污染等優點。可廣泛用於綠色環保型塗料、油漆、抗紫外線材料、防曬霜、造紙、橡膠等工業中。

1、淨化空氣功能

世界衛生組織在2004年發佈的第153號公報認定，甲醛致癌，被國家列為高毒化學品，會強烈刺激眼睛、皮膚、呼吸道黏膜等，最終會造成免疫功能異常，肝損傷及神經中樞系統受到影響，會導致胎兒畸形、白血病、慢性呼吸道疾病、女性月經紊亂、急性精神抑鬱症、鼻咽癌等疾病。一般來源於人造板、家具、塑料、壁紙和塗料等大量使用的粘合劑，一旦家裝家具遇熱、變潮，甲醛就會從這些材料中揮發出來。

納米TiO2/硅藻土復合光催化材料對空氣中的甲醛、苯、氨及其他揮發性有機污染物有強大的氧化分解作用。均勻包覆於硅藻土表面的納米TiO2受光照後生成的氫氧自由基和活性氧能對有機物質和有害氣體進行氧化還原反應，將其轉化成無公害的水和二氧化碳，能從根本上解決空氣污染，從而達到淨化空氣的功效。不僅效果顯著，而且對人體絕對安全。另外，納米TiO2/硅藻土復合光催化材料還能釋放負氧離子，還人們一個真正綠色的生存環境。因此，是當前乃至今後治理室內環境污染的最理想材料。

在塗料中添加納米TiO2/硅藻土復合光催化材料，可以生產綠色高效環保型塗料，它可利用獨特的光催化技術對空氣中有毒氣體有強烈的分解、消除作用。對甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內空氣更加清新。 此類塗料實際上是高級、高效環保衛生型塗料，適合於家庭、醫院、賓館和學校的塗裝。

2、殺菌功能

世界衛生組織（WHO）和美國環保局公佈的研究文獻指出：室內環境空氣污染的水平一般比室外環境污染要高得很多，通常為2~5倍，極端情況下，可超過一百倍。而人們90%的時間是在室內活動的。尤其是嬰兒和未成年小孩，按呼吸量/體重比計算，他們比成年人呼吸更多空氣，故接觸和吸入更多的室內污染物。人們的居住環境中存在各種有害微生物，尤其是居室中的一些潮濕場合，微生物更容易繁殖，導致空氣和物品表面的細菌濃度增大，從而對人體產生危害。

納米TiO2硅藻土復合光催化材料表面均勻包覆的200nm~300nm厚的納米TiO2膜光照後,內部電子被激活,形成氧類的超氧化物,超強的氧化能力,可以破壞病毒細胞的細胞膜,使細胞質流失死亡,凝固病毒的蛋白質,抑制病毒的活性,並捕捉、殺除空氣中的病菌. 納米TiO2/硅藻土復合光催化材料在殺菌的同時分解細菌屍體上釋放的有害複合物,從而達到淨化空氣、抗菌、防黴、防污、防臭功能。

納米TiO2/硅藻土復合光催化材料,可以製造殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污材料.可應用於醫院病房、手術室及家庭衛生間等細菌密集、易繁殖的場所,可有效殺死大腸桿菌、黃色葡萄糖菌等有害細菌,防止感染。

3、防紫外線功能

納米TiO2/硅藻土復合光催化材料表面均勻包覆的(200nm~300nm)納米TiO2膜,既能吸收紫外線,又能反射、散射紫外線,還能透過可見光,是性能優越,極有發展前途的物理屏蔽劑和紫外線防護劑。

利用納米TiO2/硅藻土復合光催化材料的光透性、較大的比表面積和紫外線吸收能力,可用作良好的塗料和塑料填充劑,可以替代有機紫外線吸收劑。用於塗料中可提高塗料耐老化能力。

4、對有機廢水的處理功能

納米TiO2/硅藻土復合光催化材料對有機廢水的處理，效果十分理想。中國礦業大學（北京）鄭水林教授等人用納米TiO2/硅藻土復合光催化材料，在太陽光下對焦化廢水中的苯酚及有機污染物進行降解實驗，該廢水在納米TiO2/硅藻土復合光催化劑作用下，太陽光照6小時後，苯酚和COD濃度都降到國家一級排放標準，這一結果對有機廢水的深度處理提出了一種切實可行的辦法。


納米TiO2/硅藻土復合光催化材料是目前最具有應用潛力的一種光催化劑，納米TiO2/硅藻土復合光催化材料以其催化、氧化活性較高、化學穩定性好等優點，不僅可以淨化空氣中的有機污染物，同時還具有較強的廣普殺菌性能，並具有效率高、成本低、對環境和人體無害的特點，可以大幅度提高室內空氣質量，改善生活環境。可以預見，它在環保領域的應用將展現出誘人的前景。