神奇的光觸媒

趙禮明

“好東西都是懶人發(fā)明出來的!”

很久之前。懶人們就在設(shè)想：玻璃上很容易產(chǎn)生污垢，人工清洗費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，設(shè)定一個(gè)自動(dòng)清洗裝置吧，成本又太高，能不能讓玻璃自己分解污垢呢?這個(gè)近乎癡人說夢(mèng)的想法目前已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

經(jīng)過光觸媒處理的玻璃受到陽光照射后，就開始分解污垢，下雨時(shí)，雨水會(huì)很容易將分解的污垢沖洗干凈。光觸媒材料兩大特性的組合運(yùn)用成就了這一構(gòu)想。首先，如果向光觸媒材料照射紫外線(或者可見光，與材料的特性有關(guān))，就會(huì)發(fā)生“氧化分解”反應(yīng)，將附著在表面的有機(jī)物分解為水和二氧化碳。而當(dāng)大量的水附著于表面時(shí)，由于材料本身的親水效果，不會(huì)凝聚成水滴，而是薄薄地?cái)U(kuò)散開，所以污垢就很容易被清洗掉。

光觸媒是什么物質(zhì)?這是一類自身不起變化，但是受到光的激發(fā)可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的催化劑。在陽光的激發(fā)作用下，它可以使周圍的氧氣及水分子擁有極強(qiáng)的氧化能力，將周圍的有機(jī)物分解。所以光觸媒具有很好的殺菌除臭、凈化空氣、親水防污、防紫外線等功能。

實(shí)際上，光觸媒是典型的充分利用光能的物質(zhì)，在特定波段光線的照射下，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng)，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，從而氧化分解各種有機(jī)化合物和礦化部分無機(jī)物。光觸媒的顆粒大小要求達(dá)到分子級(jí)，理論上來講，其分散程度越大，顆粒越小越均勻。則實(shí)際效果越好。最常用的光觸媒是納米級(jí)二氧化鈦。

因?yàn)楣庥|媒材料這種神奇的作用，所以它廣泛應(yīng)用于消除裝修污染方面，我們可以在墻壁的涂料中加入納米級(jí)二氧化鈦，這樣，只要在日光照射下，光觸媒就可以不斷消除居室裝修產(chǎn)生的各種有毒物質(zhì)，效果相當(dāng)明顯。

有精明的國外商人發(fā)現(xiàn)了光觸媒產(chǎn)品中蘊(yùn)含的巨大商機(jī)，推出了各種應(yīng)用光觸媒技術(shù)的產(chǎn)品，比如光觸媒冰箱、光觸媒飲水機(jī)，甚至光觸媒電腦、光觸媒臺(tái)燈等。他們宣稱，在相關(guān)產(chǎn)品的核心部位，添加光觸媒材料，就可以“殺滅細(xì)菌，享受高品質(zhì)生活”，事實(shí)果真如此嗎?

比如某外國企業(yè)，宣傳其冰箱產(chǎn)品有光觸媒殺菌、光觸媒保鮮除臭功能，并在宣傳材料中稱冰箱使用光觸媒可高效滅殺有害細(xì)菌，將其分解為水和二氧化碳；迅速吸附并分解異味、解決冰箱串味問題，為我們提供了一個(gè)又冷義鮮的食物儲(chǔ)存空間。某國外品牌電腦更是神乎其神，宣稱因?yàn)槠淦聊恢刑砑恿斯庥|媒材料，所以當(dāng)打開電腦，不僅沒有輻射，反而因?yàn)楣庥|媒效應(yīng)，能夠殺滅空間細(xì)菌，甚至可以“殺滅甲流感病毒，成為您身體健康的保護(hù)神”。

事實(shí)上，納米級(jí)材料的制取工藝相當(dāng)復(fù)雜，而且在其分散過程中，一點(diǎn)不起眼的外在因素都可能導(dǎo)致光觸媒材料功能的急劇下降，更重要的是：只有當(dāng)有毒物質(zhì)或者細(xì)菌接觸光觸媒材料時(shí)，光觸媒材料才能發(fā)揮其強(qiáng)氧化作用，所以所謂“光觸媒屏幕”，恐怕只能殺滅屏幕上附著的細(xì)菌，對(duì)于空氣中懸浮著的病毒，應(yīng)該是無能為力的?！俺洚?dāng)身體健康的保護(hù)神”，只是廠家為了產(chǎn)品銷售夸大其詞的噱頭而已。

但隨著科技的不斷發(fā)展和工藝的不斷進(jìn)步，光觸媒材料必然在我們的生活中發(fā)揮更大作用。比如紫外線型光觸媒。科學(xué)家們?cè)O(shè)想，如果在大氣層中分布一層光觸媒霧劑，則不僅可以緩解日益嚴(yán)重的臭氧層空洞現(xiàn)象——光觸媒材料吸收紫外線，起到與臭氧層類似的保護(hù)作用，更可以分解大氣層中越來越多的大氣污染物，凈化我們?nèi)祟惖纳婵臻g。

這個(gè)類似“女媧補(bǔ)天”的構(gòu)想相當(dāng)美妙，實(shí)施起來卻難度很大。首先應(yīng)該用什么裝置發(fā)射，其次應(yīng)該使材料停留在哪個(gè)層面，空氣的對(duì)流會(huì)不會(huì)把材料吹得無影無蹤，尤為人們關(guān)注的是，在特定的條件下，相關(guān)物質(zhì)會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，形成新的污染?所以在沒有得到充分理論論證的條件下，新時(shí)代的“女媧補(bǔ)天”尚未進(jìn)入真正實(shí)施階段。

可見光光觸媒被廣泛應(yīng)用于太陽能電池上，在光能激發(fā)下，把光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來而不是讓其催化某個(gè)化學(xué)反應(yīng)，這顯然具有很強(qiáng)的操作意義。在目前的技術(shù)條件下，太陽能電池已經(jīng)形成初步的生產(chǎn)規(guī)模，但受制于材料本身的價(jià)格高昂以及在某些條件下引起的光電效率衰退效應(yīng)，所以大規(guī)模推廣仍受到一定限制。但隨著化石能源的日益枯竭，可再生能源的研究與利用必然要成為能源供應(yīng)的主體。專家預(yù)計(jì)，到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中要占到80％以上，而太陽能發(fā)電就要占到60％以上，面對(duì)這種情況，光觸媒必然要在科技與生活中發(fā)揮更加重要的作用。

編輯梁宇清