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光催化測試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化淺析
發(fā)布時間：2020-11-19 瀏覽量：6409
經(jīng)過近30多年的努力，光催化材料的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了突破性進展，特別是近年來，光催化材料的防污、抗菌、脫臭、空氣凈化、水處理以及環(huán)境污染治理等方面已經(jīng)開始得到了廣泛應(yīng)用，并已形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。
在產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)展的同時，如何評價光催化性能稱為擺在各國光催化工作者面前的難題。二氧化鈦為主的光催化材料的主要性能包括抗菌、空氣凈化、自清潔和水體凈化等，這里分別討論一下。
1、抗菌性能
光催化材料必須在光照條件下才能具有抗菌性能；光照條件一般必須滿足高于二氧化鈦的禁帶能級3.2eV，約合388nm紫外線的能量，所以結(jié)合到工業(yè)化生產(chǎn)的紫外燈情況，目前的紫外響應(yīng)的光催化材料一般選用主波長為365nm的紫外燈照射。由于紫外線有一定的殺菌作用，結(jié)合到表1所示各場所的代表光強，抗菌選用的光照強度不高于0.1mV，這個光強基本上對菌的殺傷作用較小。
2、空氣凈化
光催化材料是強催化氧化作用可以將空氣中的有害氣體如甲醛、苯、二氧化硫、一氧化氮等氧化成無害的二氧化碳和水，非常適合用于室內(nèi)空氣治理。凈化功能的評價是用光催化材料在特定條件下對標(biāo)志物的催化去除效率來衡量。基本原理是采用固定濃度的反應(yīng)標(biāo)志物和光催化材料反應(yīng)，測度反應(yīng)后的氧化產(chǎn)物——二氧化碳的生成量和標(biāo)專物的去除率來表征凈化效率。
測試標(biāo)準(zhǔn)化要求采用的標(biāo)志物性質(zhì)穩(wěn)定、毒性較低、易于測量，甲醛在紫外的照射下容易發(fā)生聚合，苯的毒性太大，因此選用毒性較低、性能較穩(wěn)定的乙醛來作為標(biāo)志物。
由于大多數(shù)的光催化空氣凈化材料的吸附能力較強，在測試前必須增加暗吸附步驟，達到飽和后，再開始光照條件下測試其分解能力。一般的，采用5mL/m3的乙醛與氧氣組成混合氣，暗吸附完成后，光照條件365nm，光強為lmW/cm2室溫下每15min測試出口的乙醛和二氧化碳的濃度，直至乙醛濃度穩(wěn)定即可結(jié)束測試。
3、自清潔
光催化材料在光照下產(chǎn)生的強氧化作用的同時，使自身的表面接觸角大為下降，在降水等存在的條件下可以自保持清潔的性能，稱為自清潔。測試的原理是采用標(biāo)志物與自清潔材料接觸，在光照催化下，隨著標(biāo)志物的降解，材料表面接觸角也隨之下降，以其能達到了最小接觸角來表征自清潔性能。
與空氣凈化相類似，標(biāo)志物的選擇是關(guān)鍵之一。選擇常用的污物模擬物——油酸。
將定量油酸均勻涂抹于自清潔材料表面，在室溫下，開啟365nm紫外燈照射，光強為lmW/cm2,每隔一段時間（一般2h、4h、24h等）測試，直至接觸角不再變化，光照時間最長不超過168h。
若在測試時接觸角達到5O以下，則可以提前終止試驗。
4、水體凈化
光催化材料的強氧化性能也可用于水體凈化方面。水中的污染物較多，與空氣測試類似，也需要采用標(biāo)志物來模似。一般的采用性能穩(wěn)定的亞甲基蘭來測試。
上述的四項測試已經(jīng)形成相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，光催化并不局限于上述的四項應(yīng)用，并且隨著光催化技術(shù)的發(fā)展，如延伸到可見光領(lǐng)域等，還需要廣大科技工作者進一步努力，開發(fā)適合的測試方法來表證其性能。
