新興生物光觸媒技術(shù)在生活及工業(yè)各領(lǐng)域中的應(yīng)用

朱 彥

（湖北武漢自力生物工程材料公司，湖北 武漢，430055）

人們常說(shuō)，21世紀(jì)是環(huán)境的世紀(jì)，將是環(huán)境保護(hù)的世紀(jì)，光觸媒技術(shù)作為對(duì)環(huán)境友好的環(huán)境凈化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，在世界中的任何地方只要有光就可使用光觸媒技術(shù)，光觸媒具有在光的照射下能分解和無(wú)害化處理幾乎所有有害有機(jī)物，不用有毒的藥品或煤、石油等化石燃料，僅利用干凈且取之不盡的太陽(yáng)能就能將擴(kuò)散了的環(huán)境污染物安全有效地處理并且可半永久化循環(huán)使用等眾多的優(yōu)點(diǎn)，因此，可以預(yù)期光觸媒技術(shù)將在今后有更大的發(fā)展。由于光觸媒不消耗地球能源、不使用有害的化學(xué)藥品，而僅僅利用太陽(yáng)光的光能等就可將環(huán)境污染物在低濃度的狀態(tài)下清除凈化，并且還可作為抗菌劑、防霉劑應(yīng)用，因而成為環(huán)境凈化技術(shù)中的一個(gè)亮點(diǎn)。

1 光觸媒技術(shù)的作用原理

光觸媒是一種納米級(jí)的金屬氧化物材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光線(xiàn)的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能；能有效地降解空氣中有毒有害氣體；能有效殺滅多種細(xì)菌，抗菌率高達(dá)99.99%，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理；同時(shí)還具備除臭、抗污等功能。光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱(chēng)，是當(dāng)前國(guó)際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的最理想材料。光觸媒在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無(wú)機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無(wú)污染的水和二氧化碳，因而具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。

光觸媒在388 nm的光照射下，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似植物中葉綠素光合作用的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而賦予光觸媒表面很強(qiáng)的氧化能力，可氧化分解各種有機(jī)化合物和礦化部分無(wú)機(jī)物，并具有抗菌的作用。在光照射下，光觸媒能吸收相當(dāng)于帶隙能量以下的光能，使其表面發(fā)生激勵(lì)而產(chǎn)生電子和空穴。這些電子和空穴具有很強(qiáng)的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根自由基和超級(jí)陰氧離子。這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120 kcal/mol，具有很強(qiáng)的氧化能力，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學(xué)物質(zhì)、惡臭物質(zhì)分解或無(wú)害化處理，達(dá)到凈化空氣、抗污除臭的作用。

光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣譜的消毒性能，能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。在反應(yīng)過(guò)程中，光觸媒本身不會(huì)發(fā)生變化和損耗，在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有時(shí)間持久、持續(xù)作用的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)人體安全可靠，最終的反應(yīng)產(chǎn)物為二氧化碳、水和其他無(wú)害物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。光觸媒利用取之不盡的太陽(yáng)能等光能就能將擴(kuò)散了的環(huán)境污染物在低濃度狀態(tài)下清除凈化，在某種特定情況下，通過(guò)一定能級(jí)光的照射后，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的氫氧自由基，有效地降解空氣中有毒有害物質(zhì)及殺滅多種微生物。

二氧化鈦在光照射下，產(chǎn)生氫氧根自由基等活性氧比常用作消毒殺菌的氯氣、次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強(qiáng)的氧化能力，發(fā)揮抗菌作用而使細(xì)菌或霉菌的繁殖中止。二氧化鈦在沒(méi)有光照時(shí)沒(méi)有抗菌活性。傳統(tǒng)的抗菌劑是通過(guò)藥效成分的溶出釋放而阻止細(xì)菌的發(fā)育或殺滅細(xì)菌。用從餐具鉛溶出實(shí)驗(yàn)同樣的方法測(cè)試表明：二氧化鈦完全不溶出。而二氧化鈦光觸媒，在光照的初期就產(chǎn)生抗菌作用。由于在光照下產(chǎn)生的氫氧根自由基等活性氧壽命很短，如果細(xì)菌不在二氧化鈦的近處就不能發(fā)揮抗菌效果。因此，將二氧化鈦埋入載體或膠粘劑表面。實(shí)驗(yàn)證明將光觸媒涂于陶瓷表面后再進(jìn)行燒結(jié)，它的抗菌效果相當(dāng)好。由于二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎┳饔脮r(shí)自身不發(fā)生變化，原理上，可半永久地使用、如果有光照射，它就能半永久地持續(xù)有效。二氧化鈦光照射下，產(chǎn)生的氫氧根自由基幾乎能使所有有機(jī)物分解變成二氧化碳等無(wú)毒的物質(zhì)。因此，不僅能抗菌防霉、使作為細(xì)菌或霉菌的食餌的有機(jī)物分解，也使細(xì)菌或霉菌釋放出的毒素分解。而且，還能破壞癌細(xì)胞、可使溶入的各種有害化學(xué)物質(zhì)及像空氣中的惡臭化學(xué)物質(zhì)分解及無(wú)害化等。在涂有二氧化鈦光觸媒層的玻璃板上用日光燈照射下的抗大腸桿菌、黃色葡萄菌的抗菌效果均可達(dá)99%以上。納米級(jí)二氧化鈦在微弱的光照下就能夠有很強(qiáng)的殺菌能力，光觸媒抗菌陶瓷在生活中使用不另加光照一樣有超強(qiáng)的殺菌能力。

車(chē)用光觸媒是納米二氧化鈦膠體溶液，在車(chē)內(nèi)表面噴灑可以形成一層透明的納米二氧化鈦膜，該膜層具有光催化性能，也就是在光作用下形成羥基自由基，這種自由基可能無(wú)選擇性的氧化車(chē)內(nèi)有毒害污染氣體，并殺死細(xì)菌與霉菌，同時(shí)釋放負(fù)氧離子。由于它的這些功能使得車(chē)用光觸媒成為最好的車(chē)內(nèi)污染治理產(chǎn)品。光觸媒是一種光催化劑，有光就會(huì)起作用，光越強(qiáng)作用越大。當(dāng)您的車(chē)放在車(chē)庫(kù)或遮蔭處光催化效果就弱，但是您一開(kāi)到陽(yáng)光下，就會(huì)起作用。如您的車(chē)在陽(yáng)光下放置了一段時(shí)間 （這一時(shí)間的長(zhǎng)短與光的強(qiáng)度與您車(chē)內(nèi)污染氣體濃度有關(guān)），此時(shí)車(chē)內(nèi)的有害氣體100%被分解，當(dāng)您進(jìn)入車(chē)內(nèi)就會(huì)完全沒(méi)有氣味。

迄今已發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種有機(jī)污染物可通過(guò)光催化處理。其作用原理是，在紫外光照射下，納米TiO2表面會(huì)產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，使水中的有機(jī)污染物氧化降解為無(wú)害的CO2和H2O，無(wú)二次污染。納米TiO2光催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：降解速度快，一般只需幾十分鐘到幾小時(shí)即可取得良好的廢水處理效果；降解無(wú)選擇性，幾乎能降解任何有機(jī)物，尤其適合于氯代有機(jī)物、多環(huán)芳烴等；氧化反應(yīng)條件溫和，投資少，能耗低，用紫外光照射或暴露在陽(yáng)光下即可發(fā)生光催化氧化反應(yīng)；應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的污水都可以采用[1]。

2 不同光觸媒技術(shù)的特點(diǎn)

（1）溶劑型光觸媒：溶劑型光觸媒一般含有有機(jī)溶劑，有芳香味或刺鼻的味道。在使用中溶劑揮發(fā)出來(lái)，對(duì)環(huán)境有污染對(duì)人體也會(huì)造成一定程度的傷害。有較重的氨味，無(wú)色透明，pH值呈堿性，催化活性較低，因?yàn)楹邪?，氣味較重和顯堿性的原因不能適用于室內(nèi)、公共場(chǎng)所、紡織等領(lǐng)域。

（2）乳液狀光觸媒：乳液狀光觸媒一般都較濃稠，因?yàn)槭欠奂尤橐褐瞥桑怨獯呋阅軙?huì)受到影響。外觀(guān)一般為白色或白中帶藍(lán)，有的也是芳香味，可稀釋使用。其酸堿性大概在6～8左右。該類(lèi)產(chǎn)品雖然近于中性這個(gè)特點(diǎn)比較突出，但成膜后不透明、不耐水、附著力差的原因不適用于室內(nèi)、紡織衛(wèi)生等領(lǐng)域。

（3）分散液光觸媒：納米二氧化鈦制造工藝由于必須形成具有銳鈦晶體結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦才可以具備光催化效果，所以必須經(jīng)歷高溫煅燒結(jié)晶過(guò)程，而高溫恰恰是影響產(chǎn)品納米尺度的一個(gè)重要原因，所以粉末狀納米二氧化鈦很難具備純液相合成技術(shù)的超細(xì)微顆粒。而采用二氧化鈦高能球磨研磨方法制造的粉末更是在結(jié)晶度和粒徑等指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于純液相合成技術(shù)。而在分散液光觸媒，已經(jīng)合成的納米二氧化鈦材料需要通過(guò)調(diào)整pH值或者添加表面活性劑等手段進(jìn)行液相分散，才能制造出溶膠產(chǎn)品，這樣會(huì)在溶膠產(chǎn)品中引入一系列雜質(zhì)成分。而大多數(shù)作為分散劑的表面活性劑都具有生物毒性從而會(huì)造成二次污染。而固體納米二氧化鈦材料在之前的高溫晶化過(guò)程會(huì)造成顆粒的硬團(tuán)聚，從而影響溶膠的產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

（4）合成水基型光觸媒：國(guó)際通用的先進(jìn)光觸媒制造技術(shù)，即純液相合成光觸媒這是指直接采用鈦源通過(guò)先進(jìn)的化學(xué)合成工藝直接在液相合成，也是溶膠分散體系中合成納米尺度的具有銳鈦型晶體的納米二氧化鈦復(fù)合光催化材料，液相合成光觸媒產(chǎn)生技術(shù)能夠制造納米尺度更小更穩(wěn)定并且光催化性能更好的納米光觸媒溶膠產(chǎn)品。納米光觸媒的合成、晶化、分散都直接在液相中同步進(jìn)行，從而具有傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。純液相合成光觸媒技術(shù)是新一代的先進(jìn)納米光觸媒制造技術(shù)，能夠提供更為優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)和性能。目前全球大部分高品質(zhì)的光觸媒膠產(chǎn)品均采用純液相合成技術(shù)制造。新一代光觸媒在常溫條件下就有光催化活性，無(wú)對(duì)人體有害的成份、無(wú)刺激性氣味、對(duì)基材沒(méi)有腐蝕性、也不會(huì)產(chǎn)生色差等優(yōu)點(diǎn)。

光觸媒是指可通過(guò)吸收光而處于更高的能量狀態(tài)，并將能量傳遞給反應(yīng)物而使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的一類(lèi)物質(zhì)。半導(dǎo)體和金屬化合物等是常用的光觸媒材料、其中最常見(jiàn)的是二氧化鈦。二氧化鈦廣泛用作染料、牙粉、食品添加劑等，是一種安全無(wú)毒、價(jià)廉耐用的物質(zhì)，納米二氧化鈦通過(guò)美國(guó)認(rèn)證對(duì)人體無(wú)害，用于口紅和防曬霜中。光觸媒在光照結(jié)合空氣中的水蒸氣在表面會(huì)產(chǎn)生大量氫氧根自由基，它比消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強(qiáng)的氧化能力，可以分解有機(jī)物，殺菌和防霉。

3 光觸媒技術(shù)在生活領(lǐng)域中的應(yīng)用

光觸媒是一種新的環(huán)境凈化技術(shù)，受到廣泛的關(guān)注，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究報(bào)道主要涉及污染物的降解、空氣凈化。醫(yī)院消毒是預(yù)防和控制醫(yī)院感染的重要措施，光觸媒技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的新的抗菌消毒技術(shù)。將光觸媒技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院消毒中，具有高效性、徹底性、持續(xù)性、穩(wěn)定性，不僅能消毒滅菌，而且能有效地氧化分解室內(nèi)外的有機(jī)污染物，去除大氣中的氮氧化物、硫化物以及各類(lèi)臭氣等，凈化室內(nèi)空氣 ，是一種真正的綠色消毒。光觸媒技術(shù)是傳統(tǒng)消毒方法的革命，在醫(yī)院消毒中使用 ，將為醫(yī)患人員提供健康的生活環(huán)境，對(duì)我國(guó)醫(yī)院消毒產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。光觸媒用光照射時(shí)產(chǎn)生比臭氧還強(qiáng)的氧化能力，幾乎能殺滅物體表面所有的細(xì)菌和病毒，并能分解細(xì)菌死后留下的內(nèi)毒素，最終將細(xì)菌和病毒分解成二氧化碳和水?？梢院芎玫奶幚砣祟?lèi)病毒的相互交叉感染。它能夠?qū)⑺械挠泻τ袡C(jī)物分解成水和二氧化碳等無(wú)毒無(wú)臭的物質(zhì)。只要在光照射下，光觸媒就能引起有害物質(zhì)分解等化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，其作為一種對(duì)環(huán)境友好并能與人長(zhǎng)期共存的環(huán)境凈化材料而迅速引起世人的注目。 近年來(lái)，利用這類(lèi)光觸媒原理的相關(guān)商品市場(chǎng)正在急速成長(zhǎng)。光觸媒陶瓷、光觸媒紗布、光觸媒手機(jī)、光觸媒燈管、光觸媒空氣凈化器等擁有優(yōu)良性能的光觸媒產(chǎn)品日益受到消費(fèi)者喜愛(ài)，光觸媒產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)該更加擴(kuò)大化，將會(huì)成為市場(chǎng)的潮流。

對(duì)甲醛、苯系物、揮發(fā)性有機(jī)物、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、汽車(chē)尾氣等影響人類(lèi)身體健康的有毒物質(zhì)，在光催化作用中，分解為二氧化碳和水，從而凈化空氣。光觸媒在光照下能夠分解空氣中的甲醛、苯、二甲苯等有害物質(zhì)，并能將其完全分解成二氧化碳和水，與傳統(tǒng)的除味劑不同，只能將一種有害物變成另一種無(wú)味兒的有害物質(zhì)，光觸媒才是一種能徹底分解有害物質(zhì)的環(huán)保材料。只要將光觸媒均勻的噴涂于室內(nèi)墻面上，利用陽(yáng)光或燈光就能夠源源不斷的分解有害物質(zhì)，大大降低污染物對(duì)人體的危害。在日本通常家庭在裝修完成后就會(huì)噴涂上一層光觸媒液，成了一種常用的空氣凈化涂料，在我國(guó)人們的意識(shí)還沒(méi)有達(dá)到這一步，相信不久的將來(lái)光觸媒也會(huì)走進(jìn)我國(guó)百姓的家庭。

在美國(guó)過(guò)去20年中，主要由于汽車(chē)尾氣中的氮氧化物、硫氧化物所造成的大氣污染問(wèn)題一直沒(méi)有得到改善，已引起數(shù)起公害訴訟而成為嚴(yán)重的問(wèn)題。如果應(yīng)用二氧化鈦光觸媒，則能使大氣污染源的一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物或硫氧化物氧化成硝酸根離子或硫酸根離子。將光觸媒涂刷于建筑物的外墻時(shí)，就可利用太陽(yáng)光將氮氧化物或硫氧化物分別氧化成硝酸根離子或硫酸根離子，下雨時(shí)可將硝酸根離子或硫酸根離子沖刷下來(lái)，就這樣可持續(xù)不斷地進(jìn)行光觸媒反應(yīng)，從而除去大氣中的氮氧化物或硫氧化物?，F(xiàn)已研究表明沖刷硝酸根離子或硫酸根離子雨水的酸性可以被空氣中浮游的堿性粉塵所中和。目前，含光觸媒的大氣凈化產(chǎn)品，比如道路建設(shè)中的大氣凈化部件、涂料、片材、水泥以及道路路面等已被開(kāi)發(fā)推廣。附著有光觸媒的吸音板材和高速道路的防音壁等商品已在開(kāi)發(fā)之中。如何處理廢棄物設(shè)施的焚燒爐的廢氣中的二惡英已成為嚴(yán)重的問(wèn)題，造紙工業(yè)廢水中含二惡英或垃圾焚燒場(chǎng)的廢氣清洗水含二惡英的處理也將是潛在的問(wèn)題。特別是最近已從一些江河水中檢出嚴(yán)重超標(biāo)的二惡英，為此，應(yīng)用光觸媒分解二惡英水處理裝置等也在開(kāi)發(fā)之中。

抗菌防霉，對(duì)大腸桿菌、金色葡萄球菌、肺炎桿菌、霉菌等病菌具有殺滅功能的同時(shí)還能分解由病菌釋放出的有害物質(zhì)。除臭除味生活環(huán)境的臭味大多是有機(jī)物，如油漆中的有機(jī)溶劑，餿水中的含氮有機(jī)物氣體，香煙味、廁所臭、動(dòng)物臭等等，有機(jī)物都有碳基極易與納米光觸媒反應(yīng)，從而分解為沒(méi)有污染的CO2和H2O。防污自潔，物體表面的污垢大多是含油脂污染物。油脂也是有機(jī)物，基于光催化的機(jī)理所以能分解后剝離于物體表面。

眾所周知，在保存水果和糧食時(shí)，如果其中少量發(fā)生變質(zhì)，則其他的部分將很快變質(zhì)。這是由于已變質(zhì)的部分會(huì)釋放出能促進(jìn)水果和蔬菜等成熟老化的乙炔氣體，促進(jìn)其他部分成熟、老化而加速腐敗。如果使用光觸媒，能將乙炔氣體分解為二氧化碳和水，使水果和糧食能長(zhǎng)時(shí)間保存，提高商品的市場(chǎng)價(jià)格。在草莓箱子里放入光觸媒片使草莓保鮮或在食品倉(cāng)庫(kù)等地方使用使水果和糧食可以長(zhǎng)期保鮮的裝置也已商品化。使用光觸媒不僅能分解乙炔氣體，同時(shí)還能防止倉(cāng)庫(kù)內(nèi)細(xì)菌和霉等的繁殖以及除臭等，使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)還能舒緩作業(yè)環(huán)境，并使各種農(nóng)作物的摻混存放成為可能。同時(shí)還可用于種苗、根莖球的保存，防止菠菜、大蒜等的變黃。利用光觸媒的這種效果，防止食品腐爛、抑制垃圾的排放，從解決糧食問(wèn)題和廢棄物問(wèn)題的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看也令人注目。用光觸媒材料制造的包裝膜既可以起到長(zhǎng)久保鮮而且包裝膜在自然界中兩個(gè)月就會(huì)降解，比傳統(tǒng)的降解材料成本低得多。

一般來(lái)說(shuō)，二氧化鈦與水的接觸角為零度而具有超親水性、污物等附著時(shí)表面變成疏水性形成水珠而霧化。如果有光照則發(fā)生光觸媒分解污物而使其恢復(fù)成原來(lái)的超親水性，進(jìn)而使霧化停止。利用該原理開(kāi)發(fā)出不霧化的鏡子、窗玻璃和薄膜劑等。在美容方面，光觸媒可應(yīng)用于牙科美容使牙變白。對(duì)于假牙，也已開(kāi)發(fā)出假牙洗凈劑。在假牙中加入含光觸媒的溶液，當(dāng)陽(yáng)光等光源照射時(shí)，假牙上附著的污物被分解而變得干凈、同時(shí)也可去除假牙的惡臭。

光觸媒用于水處理的研究很早就開(kāi)始并一直在持續(xù)。開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)是將光觸媒的粉末分散含有害物的水中用光照射來(lái)處理水中的有害物，但是，由于這種方法只能一次性處理而無(wú)法連續(xù)處理，處理干凈的水與光觸媒的分離也困難而一直得不到實(shí)用化。隨著僅由二氧化鈦成膜的光觸媒的開(kāi)發(fā)成功才真正應(yīng)用于水處理。 目前，與水處理相關(guān)的光觸媒產(chǎn)品有玻璃器具、能抑制藻類(lèi)和青苔繁殖的水槽、使水不易變質(zhì)從而使花期延長(zhǎng)的花瓶等。此外，利用光觸媒的晝夜浴室也已商品化，凈水器、廢水處理裝置、飲料水的凈化、殺菌裝置、超純水制造裝置、染色廢水的脫色系統(tǒng)、簡(jiǎn)易凈水器、雨水凈化裝置、含電鍍廢液氰化合物的分解裝置、被環(huán)境激素等所污染江河的凈化系統(tǒng)以及牲畜房的尿處理系統(tǒng)等都在開(kāi)發(fā)進(jìn)行中。還有將地下水中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)成氣體后進(jìn)一步用光觸媒分解的裝置也已有銷(xiāo)售[2]。

4 光觸媒技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的新動(dòng)態(tài)

光觸媒材料是一種新興多用途材料，具有分解有害物質(zhì)和滅菌的雙重功效，性能上十分安全、穩(wěn)定。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，健康意識(shí)越來(lái)越深入人心，光觸媒材料也逐漸走進(jìn)百姓家庭。但是，國(guó)內(nèi)大多數(shù)光觸媒材料制備技術(shù)都是從日本、韓國(guó)等引進(jìn)，生產(chǎn)成本高昂，生產(chǎn)規(guī)模不大，只在北京、廣州、上海等大中城市中少量應(yīng)用。

光觸媒的特性為利用空氣中的氧分子及水分子將所接觸的有機(jī)物轉(zhuǎn)換為二氧化碳跟水，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，理論上有效期非常長(zhǎng)久，維護(hù)費(fèi)用低。同時(shí)，二氧化鈦本身無(wú)毒無(wú)害，已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各種領(lǐng)域。二氧化鈦光觸媒作為新型的抗菌劑令人注目、各種應(yīng)用的開(kāi)發(fā)也進(jìn)展良好。光觸媒抗菌瓷磚已經(jīng)在市場(chǎng)銷(xiāo)售，在衛(wèi)生陶器、菜刀、案板、建筑材料、24小時(shí)浴室以及衣料用纖維等方面上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)進(jìn)展順利。而且，光觸媒在防藻作用也已得到確認(rèn)，能抑制藻和水青苔的水槽、能防止水變質(zhì)和花長(zhǎng)期保鮮的花瓶已經(jīng)面市銷(xiāo)售。在混凝土、涂料上的應(yīng)用研究也已開(kāi)始。

用光觸媒可以分解污物，據(jù)此，可制備自?xún)艋牧稀Ｓ绕涫菍?duì)于一點(diǎn)點(diǎn)增加的油污或香煙焦油的效果最大。利用這些材料，可生產(chǎn)出應(yīng)用于建筑材料、外墻、窗玻璃等各種各樣的產(chǎn)品，推進(jìn)自?xún)艋夹g(shù)的發(fā)展。涂料、薄膜劑、光觸媒片材等已經(jīng)開(kāi)始銷(xiāo)售。此外，將光觸媒涂在牙齒表面，遇光照射時(shí)，將使附著在牙齒上的污物分解、變白，這項(xiàng)功能已應(yīng)用于牙科美容。

采用光觸媒技術(shù)做糧食防蟲(chóng)防霉包裝袋，首先是從日本開(kāi)始使用的。1978年日本丸正公司率先把光觸媒技術(shù)應(yīng)用于大米包裝的紙袋和聚乙烯袋上。根據(jù)日本谷物鑒定協(xié)會(huì)中央研究所1995年7月的研究成果：光觸媒聚乙稀袋的蟲(chóng)害發(fā)病率為0，霉菌粒數(shù)發(fā)生率也是0。光觸媒技術(shù)在建筑防污處理，局部空氣污染治理，家居（辦公室）污染綜合治理，汽車(chē)污染綜合治理，醫(yī)療，機(jī)構(gòu)，學(xué)校，大廈的抗菌，消毒等，凈化汽車(chē)尾氣，工業(yè)排放對(duì)建筑物的污染；通信工具，輸電線(xiàn)路等的霜、雪掛處理；汽車(chē)車(chē)鏡，眼鏡防霧作用；空氣凈化與大氣污染治理，水處理，紡織品抗菌，防污，防臭，公共場(chǎng)所的抗菌，防污，除臭；食品，食品運(yùn)輸工具，倉(cāng)庫(kù)空間凈化；養(yǎng)殖場(chǎng)的抗菌，病毒，防污，除臭處理；污水處理，水凈化；金屬機(jī)械設(shè)備防銹功能；建筑物外表，玻璃幕墻的清潔；文物古建筑防老化處理；照明領(lǐng)域，化妝品等各個(gè)行業(yè)都有非常好的應(yīng)用。

近年來(lái)，大氣污染、水污染、病毒感染、室內(nèi)污染等對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題在全球范圍內(nèi)擴(kuò)展、成為威脅人類(lèi)生存的嚴(yán)重的問(wèn)題。由于垃圾焚燒場(chǎng)排放出的二惡英、船底防污涂料所使用的有機(jī)錫、滴滴涕（DDT）以及六六六（BHC）等農(nóng)藥、造紙廠(chǎng)排放的廢水、建筑材料中使用的溶劑、粘著劑、廢氣排放中的苯并芘等各種各樣的化學(xué)物質(zhì)擾亂人的內(nèi)分泌，而引起過(guò)敏癥以及過(guò)敏性皮炎和化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥等疾病，這些污染處理起來(lái)非常困難。SARS和禽流感帶來(lái)人類(lèi)傷亡、巨大經(jīng)濟(jì)損失，人類(lèi)還沒(méi)有找到一種最好的辦法對(duì)付突如其來(lái)的新病毒襲擊人類(lèi)的辦法。對(duì)環(huán)境污染物的傳統(tǒng)處理方法不外乎收集、濃縮和焚燒處理，如果用同樣的方法來(lái)處理，由于污染范圍極廣，必須對(duì)大量的水、大氣和土壤進(jìn)行處理。從而消耗大量能源和放出大量的二氧化碳?xì)怏w，更嚴(yán)重的是伴隨焚燒處理還可能產(chǎn)生二惡英等劇毒物質(zhì)。因而如果用傳統(tǒng)方法來(lái)處理環(huán)境污染物時(shí)，人類(lèi)將面臨能源危機(jī)、地球溫暖化和更進(jìn)一步污染環(huán)境的危險(xiǎn)，因此，必須尋求新的、行之有效的環(huán)境凈化技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光觸媒研究得到了相當(dāng)迅速的發(fā)展，科學(xué)家將二氧化鈦用高科技手法制造成納米級(jí)別，更加提高了二氧化鈦的光催化性能，利用金屬摻雜及其它的方法使得納米級(jí)二氧化鈦在普通光照下有光催化活性，成功研制了抗菌陶瓷、抗菌地板、外墻防老化涂料等光觸媒材料。我國(guó)在這一方面研究技術(shù)與國(guó)外相當(dāng)，產(chǎn)業(yè)化方面落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，近幾年來(lái)國(guó)家對(duì)光催化研究投入大量人力物力，在可見(jiàn)光光觸媒原材料方面也有規(guī)模生產(chǎn)能力[3]。

納米TiO2光催化氧化技術(shù)在徹底降解水中的有機(jī)污染物和可以利用太陽(yáng)能等方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)水中的有機(jī)污染物濃度很高或用其他方法難以處理時(shí)，具有更明顯的優(yōu)勢(shì),是其他傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的，尤其是近年來(lái)高效率的光催化劑、納米粒子負(fù)載和金屬摻雜、光電結(jié)合的催化方法以及太陽(yáng)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，使納米TiO2光催化氧化應(yīng)用于水處理領(lǐng)域有著良好的前景。目前，日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)家已嘗試把納米TiO2光催化氧化技術(shù)用于水處理，但大都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，關(guān)于工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用開(kāi)發(fā)鮮有報(bào)道。如何盡快實(shí)現(xiàn)工程化，有待各相關(guān)領(lǐng)域的研究人員進(jìn)一步努力。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，光觸媒的應(yīng)用范圍包括抗菌、防霉、空氣凈化、自?xún)艋?、防霧、大氣凈化、水處理等廣泛的領(lǐng)域、隨著研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，已開(kāi)發(fā)出大量實(shí)用產(chǎn)品。光觸媒具有抗菌除臭等多種用途而最適合于護(hù)理用品，這將伴隨人口老齡化而成長(zhǎng)為巨大的產(chǎn)業(yè)。

[1]張博，王明連，王躍.光觸媒技術(shù)在消毒方面的應(yīng)用[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志?2009(3)：314-315

[2]韓雅麗，郭宇耀.光觸媒技術(shù)市場(chǎng)分析[J].大觀(guān)周刊,2012(50)：117-117

[3]楊偉利.光觸媒技術(shù)的市場(chǎng)關(guān)注[J].環(huán)境,2006(1)：66-67