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納米TiO2可見光催化零VOC內墻乳膠漆,介紹了納米TiO2光催化的機理和特點、納米TiO2可見光催化零VOC內墻乳膠漆的性能和應用等
2019年07月15日    閱讀量:614    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

0 前 言

當前涂料正向逐步降低有毒有害物質的環境友好型方向發展,并進一步開發能消除有毒有害物質的空氣凈化涂料。由于室內空氣污染程度比室外約高2~5倍,改善室內空氣質量對提高人們健康水平就十分重要。光催化涂料是指通過一定波長光的照射而具有催化反應功能的涂料中國建材網cnprofit.com。這種涂料具有抗菌、降解有機物和凈化空氣的作用。


1 納米TiO2 光催化機理

由納米二氧化鈦光催化劑配成涂料,當受紫外光照射時,這種半導體的光催化劑受激發產生電子-空穴對,如圖1所示。電子和空穴使周圍的氧氣和水分子成為活性自由基,而活性自由基能將空氣中有機或無機污染物,如氮氧化合物(NOx)、甲醛、苯、二氧化硫等,直接分解成無害的物質,從而達到消除污染、凈化空氣的目的。

其催化反應機理如下[1] :

光(波長≤ 388 nm 紫外光)+ 納米銳鈦型TiO2(禁帶寬度3.2eV)→價帶(帶正電的空穴h+)+ 導帶(帶負電的高活性電子e-)

(e-)+ H2O(OH-)→ HO·

(h+)+O2 →·O-2

這些自由基的氧化能都在500 kJ/mol 以上。

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有害物質大都含有如表1的化學鍵,所以自由基的氧化能足以使其降解。即:

有機化合物(有害物質、異味等)→二氧化碳(CO2)+ 水(H2O)


納米TiO2可見光催化零VOC內墻乳膠漆,介紹了納米TiO2光催化的機理和特點、納米TiO2可見光催化零VOC內墻乳膠漆的性能和應用等 中國建材網,cnprofit.com

2 可見光催化零VOC 內墻乳膠漆

室內幾乎沒有紫外光,只有可見光。因此,生產光催化內墻乳膠漆,首先應研制可見光催化的銳鈦型TiO2。

光催化涂料能降解有害物質,同樣也會降解涂料中的有機物,如黏結劑、有機顏料等。通過原料選擇和配方,達到二者之間平衡。生產中要選用零VOC的原料。納米銳鈦型TiO2在涂料中應充分分散,并穩定地保持下來,以達到一定的催化活性。


這種可見光催化零VOC 內墻乳膠漆,經中國疾病控制中心環境與健康相關產品安全所按GB/T18801 — 2002《空氣凈化器》測試,甲醛降解速度每小時在30% 以上,NO2 降解速度每小時在30%以上,氨降解速度每小時在30% 以上。


另經瑞士ofi技術和革新有限公司測試,即在一個1 m3測試室中,添加相應有害物質(己二醇,甲乙酮,丁醇,甲苯,醋酸丁酯, 烯和甲醛),用普通辦公室日光燈照射, 幾天后, 這些有害物質濃度減少了大約80%。


據介紹[3],某一稀土摻雜的納米銳鈦型TiO2光催化劑的殺菌率,對金黃色葡萄球菌6 h 為100%,對大腸桿菌6 h 為100%。納米TiO2 可見光催化零VOC 內墻乳膠漆具有的降解有毒有害物質、消除異味和抗菌的作用不僅與光催化劑的粒徑、濃度和性能有關,而且與照射光的波長分布和照度、環境的濕度等相關。


這種可見光催化零VOC 內墻乳膠漆,經上海涂料和顏料質檢站測試,結果如表2所示。其不僅是零VOC 產品,而且性能遠遠高于GB/T 9756 — 2001《合成樹脂乳液內墻涂料》中優等品的要求。


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3 可見光催化零VOC 內墻乳膠漆的特點可見光催化零VOC 內墻乳膠漆不僅本身不含VOC,而且在可見光照射下能凈化空氣。其凈化作用的優點表現在:

(1)把光能轉化為化學能加以利用,無需另加能量;

(2)凈化在常溫常壓下進行;

(3)能在較短時間內降解有毒有害物質。當然,其前提條件是有毒有害物質與涂層接觸;

(4)銳鈦型TiO2光催化劑穩定性好,無毒,不會產生二次污染;

(5)銳鈦型TiO2光催化劑可持久長效作用。

因此,可見光催化內墻乳膠漆是一個無需耗能的環境友好型持續凈化技術。且涂刷一次,持久有效。


4 可見光催化零VOC 內墻乳膠漆的應用

可見光催化零VOC 內墻乳膠漆可以用于醫院、學校、商場、住宅等內墻和天花板的裝飾,在一般照明條件下就能凈化室內空氣。以上地方對環境衛生要求比較高。目前,可見光催化零VOC 內墻乳膠漆已用于德國南部城市Bad Soden 的地段醫院、德國SpeyerGeorg-Friedrich-Kolb 中心小學、德國南部城市Bad Soden 的私人別墅以及上海的一些別墅和住宅的涂裝,取得了很好的效果。


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