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| 能夠持久去除甲醛、凈化空氣的環(huán)保材料——鄭水林教授帶您全方位了解TiO2/硅藻土復合材料 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-09-09 10:26:44 瀏覽次數： |
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導讀：
沒(méi)有壁紙華麗，也不比乳膠漆簡(jiǎn)單，但它卻以獨特的風(fēng)貌迅速擴展市場(chǎng)，它就是近年來(lái)被人們追捧的健康環(huán)保內墻裝修裝飾建材——硅藻泥。但是，單純的硅藻泥本身只有吸附甲醛等有機污染物，沒(méi)有將這些污染物分解或降解功能。僅靠硅藻土或硅藻泥的吸附功能很難持續確保室內空氣質(zhì)量達標。
由中國礦業(yè)大學(xué)(北京)研發(fā)、吉林省臨江市寶健納米復合材料有限公司實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的新型納米TiO2/硅藻土復合光催化材料就能彌補單純硅藻泥的缺陷。硅藻土本身可以吸附甲醛等有害氣體，而“納米TiO2光催化活性組分”在可見(jiàn)光之下，可以將這些有害物進(jìn)行分解，從而持續消除室內甲醛等有害物質(zhì)。
中國礦業(yè)大學(xué)（北京）鄭水林教授
近日，中國粉體技術(shù)網(wǎng)小編專(zhuān)門(mén)采訪(fǎng)了長(cháng)期潛心研究硅藻土資源綜合利用以及硅藻礦物材料的中國礦業(yè)大學(xué)（北京）鄭水林教授，帶您全方位了解納米TiO2/硅藻土復合材料。
1、納米TiO2/硅藻土復合光催化材料與傳統的二氧化鈦技術(shù)或氧化鋅技術(shù)相比有什么區別？
鄭水林教授：“納米TiO2/硅藻土復合光催化材料”是采用先進(jìn)技術(shù)將10～20納米的二氧化鈦粒子均勻負載或組裝在硅藻顆粒表面的新型環(huán)保功能材料。從材料結構和性能來(lái)講，它既保留了硅藻土的孔結構特性，又復合了銳鈦型的納米TiO2組分。這種結構和組成特性使其既具有對有機污染物的吸附捕捉功能，又具有光催化降解或分解功能，而且硅藻土是微米級顆粒，負載固定在硅藻顆粒表面的納米TiO2粒子既不能團聚，也不能飛揚，使用方便和安全；而純（或所謂傳統）的銳鈦型納米二氧化鈦或光觸媒，由于不具備硅藻結構，對有機污染物的吸附捕捉能力較弱，而且因為顆粒極細小，容易團聚和飛揚，使用也不方便。
鄭水林教授在實(shí)驗室
簡(jiǎn)而言之， 納米TiO2/硅藻土復合光催化材料不僅具有傳統納米TiO2或光觸媒的優(yōu)良光催化性能及其它性能（如抗菌、抗紫外線(xiàn)、自清潔），而且具有優(yōu)良的吸附捕捉性能，使用也更加方便和安全。
納米氧化鋅是一種N型半導體材料，它的禁帶寬度為3.37eV，比銳鈦型納米TiO2（3.2 eV）大。它對280～400nm范圍內紫外線(xiàn)的吸收能力較強，具有抗紫外和抗菌、殺菌以及提高材料耐候性等功能。納米氧化鋅也具有光催化功能，但其光催化性能不如納米TiO2，應用也不如納米TiO2廣泛。
2、納米TiO2/硅藻土復合光催化材料去除甲醛的機理是什么？
鄭水林教授：甲醛在納米TiO2/硅藻土復合材料表面降解分為兩個(gè)過(guò)程，一是甲醛分子在復合材料表面吸附，二是吸附在復合材料表面的甲醛分子在光照下被光活性物質(zhì)TiO2降解。
當能量超過(guò)TiO2禁帶寬度的光子照射在納米TiO2/硅藻土復合材料表面時(shí)，處于TiO2價(jià)帶的電子就會(huì )被激發(fā)到導帶上，從而分別在價(jià)帶和導帶上產(chǎn)生高活性自由移動(dòng)的光生電子和空穴。由于復合材料表面負載的TiO2是納米級粒子，故光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴可以很快從體內遷移到表面，空穴是強氧化劑，可以將吸附在TiO2表面的羥基和水氧化為·OH；而導帶電子是強還原劑，被吸附在TiO2表面的溶解氧俘獲而形成·O2－；部分·O2－可繼續通過(guò)鏈式反應生成·OH。
生成的·OH和·O2－具有較強的氧化性，據文獻記載，TiO2光催化反應生成的·OH自由基具有402.8MJ/mol的反應能，高于有機化合物中各類(lèi)化學(xué)鍵能，如：C－C(83)、C－H(99)、C－N(73)、C－O(80)、N－H(93)、H－O(111)等，故生成的·OH和·O2－可攻擊甲醛的C－H鍵，與其活潑H原子產(chǎn)生新自由基，激發(fā)鏈式反應，最終使甲醛分解為無(wú)害物質(zhì)。
納米TiO2/硅藻土光催化降解甲醛氣體時(shí)，活性·OH和·O2－共同起氧化作用，先將甲醛氧化為甲酸，最終分解為水和二氧化碳。
3、納米TiO2/硅藻土復合材料的應用特點(diǎn)有哪些？
鄭水林教授：（1）長(cháng)效性；甲醛污染物的突出特點(diǎn)是長(cháng)期揮發(fā)。家居建材中，甲醛的揮發(fā)或釋放期長(cháng)達10多年，因此針對甲醛長(cháng)期持久揮發(fā)的特點(diǎn)，要使用具有可持續降解功能的長(cháng)效材料。
納米TiO2/硅藻土復合材料中，硅藻土負責吸附甲醛，TiO2負責光催化分解（將甲醛分解成水和二氧化碳）。即邊吸附邊分解，再吸附再分解，持續地去除甲醛（即使在沒(méi)有光照的環(huán)境下，如夜間，它也能吸附甲醛，等到有光照時(shí)再對吸附的甲醛進(jìn)行分解）。
雖然硅藻土的吸附有可能飽和，但由于吸附捕捉的甲醛經(jīng)納米TiO2光催化分解為二氧化碳和水后，吸附位置騰出，又可以重新吸附。如果將硅藻土比作我們人類(lèi)的進(jìn)食系統，納米TiO2就是消化系統，由于具有消化功能，我們吃飽后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間消化后，又能（或需要）繼續進(jìn)食。這樣，邊吸附，邊分解，達到長(cháng)效去除甲醛的效果。
而且，這種復合材料除甲醛外，對室內一些其他的有害氣體，如甲苯、苯等也有長(cháng)效去除效果。
（2）高效性；經(jīng)國家權威機構檢測，納米TiO2/硅藻土復合材料在日光燈照射下，48小時(shí)對室內甲醛氣體的去除率高達80%以上，可持續降解效率達到65%以上。
4、納米TiO2/硅藻土復合材料可以應用在哪些產(chǎn)品中？
 納米TiO2/硅藻土復合光催化材料
鄭水林教授：納米TiO2/硅藻土復合光催化材料是粉末狀產(chǎn)品，可廣泛用于硅藻泥、木制百葉窗、室內涂料、地板、墻紙，瓷磚、窗簾等室內裝修或裝飾材料及汽車(chē)內飾材料中。一般是用于表面涂層，如硅藻泥是加入面層材料中，木制百葉窗加入印刷漆中，涂料加入其中進(jìn)行均勻分散。至于具體的應用配方與工藝等屬于企業(yè)的技術(shù)機密，有些還屬于專(zhuān)利。
納米TiO2/硅藻土復合光催化材料可以直接加入水性涂料中進(jìn)行分散；用于油性涂料，少量可以直接加入、分散均勻后使用，加入量大時(shí)可能還需要預先進(jìn)行表面處理。
5、納米TiO2/硅藻土復合光催化材料的產(chǎn)業(yè)化情況如何？
鄭水林教授：納米TiO2/硅藻土復合光催化材料專(zhuān)利技術(shù)和硅藻土原料選礦提純專(zhuān)利技術(shù)已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用（已在臨江市寶健納米復合材料科技有限公司建成投產(chǎn)了年產(chǎn)1000噸納米TiO2/硅藻土復合材料生產(chǎn)線(xiàn)，在臨江北峰硅藻土有限公司建成投產(chǎn)了年產(chǎn)12000噸硅藻精土生產(chǎn)線(xiàn)），產(chǎn)品已經(jīng)在硅藻泥中得到應用。
其中，納米TiO2/硅藻土復合材料生產(chǎn)線(xiàn)是目前世界上唯一的一條高性能吸附與光催化功能復合材料生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品已經(jīng)在蘭舍、綠森林等大品牌硅藻泥以及木制百葉窗簾、水性涂料等中商業(yè)化應用。這種復合環(huán)保功能材料不僅在硅藻泥，水性涂料，木制百葉窗簾，而且在其他內墻涂料和裝飾裝修材料（壁紙、木地板、家具漆、無(wú)紡布等）以及汽車(chē)內飾材料均具有良好的應用前景和巨大的市場(chǎng)空間。
結束語(yǔ)：
隨著(zhù)經(jīng)濟快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，大家對于擁有一個(gè)健康、安全、舒適的生活環(huán)境的要求越來(lái)越迫切。納米TiO2/硅藻土復合光催化材料作為一種新型的環(huán)保材料，在去除甲醛等污染物方面有著(zhù)其他材料不能比擬的優(yōu)異性能，我們相信，在不久的將來(lái)，納米TiO2/硅藻土復合光催化材料將有著(zhù)非常廣闊的應用空間和市場(chǎng)前景！
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