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斯柯林光触媒——光至致水性机理

来源:斯柯林研发部 发布时间:2015-07-02 10:31:39 点击:

光触媒除甲醛
  自从二氧化钛具有抗污防雾能力报道以来,大量的研究者对其产生了浓厚的兴趣,研究表明,二氧化钛薄膜独特的防雾功能与其在阳光下的超亲水性有关。亲水性可用水分子在二氧化钛薄膜表面的接触角来表征。关于亲水性的鉴定,当水分子在薄膜表面的接触角小于15°时,具有高的水的流动性,小于10°时有自清洁的效果,当接触角小于7°时,就有防雾效果。

  二氧化钛薄膜的亲水性机理,二氧化钛薄膜表面亲水性起因于其表面微结构的变化。通常,水在清洁玻璃上接触角味20°到30°,水蒸气在冷的玻璃表面就会凝结成无数细小的水滴,形成雾膜,此时,光线由于由于受到水滴漫反射作用会使得镜中的反射像变得模糊不清。如果玻璃表面镀有一层二氧化钛膜,则在紫外线照射下,与光催化机理类似,此时二氧化钛价带电子将被激发跃迁到导带,光生电子与空穴向表面迁移,在半导体薄膜表面形成电子空穴对。

  此时,空气中的水解离,吸附在光作用产生的氧空位中,成为化学吸附水,然后在杨空穴周围形成亲水微区。产生的化学吸附水可进一步吸附空气中的游离水分子,形成物理吸附层。这将有利于表面吸附水的脱附,在强活性三价钛缺陷带形成高度亲水微区,而表面剩余区域让保持原有的疏水性。二氧化钛表面微观结构特性会使上述反应得到进一步加强,在二氧化钛表面构成均与分布的纳米尺度亲水微区和疏水微区,类似于常规的毛管结构。实际上,由于水液滴尺寸小于微区自有面积,所以宏观上二氧化钛表面显示出超亲水性。进一步研究可知,水滴被微区吸附,接触角几句缩小,形成连续水膜,从而侵润含薄膜的整个表面。这样,一方面光线照至表面时,不再会有强烈的漫反射,从而产生防雾功能,另一方面,表面的物理吸附水可以有效阻止污染物,与玻璃表面直接接触,污染物仅漂浮在水上,很容易被环境与水冲洗掉,使表面能在很长时间内保持较高的清洁度和易于清洗。研究发现,当紫外光线停止后,化学吸附在表面的羟基由于被空气中的氧所取代,宏观表面为水的接触角缓慢变大,从而使得紫外线照射后二氧化钛薄膜的亲水性有一定的寿命和可控性。

  广州斯柯林化学研究所 http://www.sklgz.com
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