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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 |
| 來源：中國粉體技術網(wǎng) 更新時間：2015-09-09 10:26:44 瀏覽次數(shù)： |
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導讀：
沒有壁紙華麗，也不比乳膠漆簡單，但它卻以獨特的風貌迅速擴展市場，它就是近年來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(xù)確保室內空氣質量達標。
由中國礦業(yè)大學(北京)研發(fā)、吉林省臨江市寶健納米復合材料有限公司實施產(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”在可見光之下，可以將這些有害物進行分解，從而持續(xù)消除室內甲醛等有害物質。
中國礦業(yè)大學（北京）鄭水林教授
近日，中國粉體技術網(wǎng)小編專門采訪了長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（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(tǒng)的二氧化鈦技術或氧化鋅技術相比有什么區(qū)別？
鄭水林教授：“納米TiO2/硅藻土復合光催化材料”是采用先進技術將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(tǒng)）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。
鄭水林教授在實驗室
簡而言之， 納米TiO2/硅藻土復合光催化材料不僅具有傳統(tǒng)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、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過程，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TiO2降解。
當能量超過TiO2禁帶寬度的光子照射在納米TiO2/硅藻土復合材料表面時，處于TiO2價帶的電子就會被激發(fā)到導帶上，從而分別在價帶和導帶上產(chǎn)生高活性自由移動的光生電子和空穴。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(xù)通過鏈式反應生成·OH。
生成的·OH和·O2－具有較強的氧化性，據(jù)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化學鍵能，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害物質。
納米TiO2/硅藻土光催化降解甲醛氣體時，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有哪些？
鄭水林教授：（1）長效性；甲醛污染物的突出特點是長期揮發(fā)。家居建材中，甲醛的揮發(fā)或釋放期長達10多年，因此針對甲醛長期持久揮發(fā)的特點，要使用具有可持續(xù)降解功能的長效材料。
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(xù)地去除甲醛（即使在沒有光照的環(huán)境下，如夜間，它也能吸附甲醛，等到有光照時再對吸附的甲醛進行分解）。
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的進食系統(tǒng)，納米TiO2就是消化系統(tǒng)，由于具有消化功能，我們吃飽后，經(jīng)過一定時間消化后，又能（或需要）繼續(xù)進食。這樣，邊吸附，邊分解，達到長效去除甲醛的效果。
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小時對室內甲醛氣體的去除率高達80%以上，可持續(xù)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)的技術機密，有些還屬于專利。
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，加入量大時可能還需要預先進行表面處理。
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利技術和硅藻土原料選礦提純專利技術已實現(xiàn)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，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），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，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、無紡布等）以及汽車內飾材料均具有良好的應用前景和巨大的市場空間。
結束語：
隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，大家對于擁有一個健康、安全、舒適的生活環(huán)境的要求越來越迫切。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其他材料不能比擬的優(yōu)異性能，我們相信，在不久的將來，納米TiO2/硅藻土復合光催化材料將有著非常廣闊的應用空間和市場前景！
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