納米二氧化鈦光觸媒膜在高效節(jié)能燈具上的應(yīng)用

■ 孫 玥

納米二氧化鈦光觸媒膜在高效節(jié)能燈具上的應(yīng)用

■ 孫 玥

任何燈具的使用環(huán)境都會(huì)對(duì)燈具造成污染，特別是工礦燈具，由于有機(jī)油氣的存在，高效節(jié)能燈具反射器會(huì)很快受到污染，致使燈的光效降低。車間內(nèi)燈的亮度變暗使工人的工作環(huán)境變壞，既容易出廢品又降低生產(chǎn)效率。隨著科技的發(fā)展，納米二氧化鈦（TiO2）光觸媒膜的出現(xiàn)，為制造更高光效、更加持久耐用的照明燈具提供了條件，哈爾濱世光光電技術(shù)開發(fā)有限公司在該領(lǐng)域展開了積極的探索，并初步成功地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

一、光觸媒膜的基本原理和實(shí)驗(yàn)效果

光觸媒膜的材質(zhì)是納米二氧化鈦（銳鈦型）晶體礦，它是半導(dǎo)體材質(zhì)，在385nm紫外光照射下，可以將絕大部分有機(jī)物降解成水和二氧化碳，前者會(huì)蒸發(fā)掉，后者會(huì)消散在空氣中，這樣大大減少了灰塵對(duì)反射器的附著機(jī)率，燈具的高光效會(huì)大大延長，同時(shí)減少了燈具的維護(hù)次數(shù)，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，因此，對(duì)用戶來說這種科技含量高的燈具是上乘之選。

下面以實(shí)驗(yàn)事實(shí)來說明納米二氧化鈦光觸媒膜降解有機(jī)物的情況。我們選取的是有機(jī)物羅丹明和甲基橙的水相液體，無論采用水相液體還是油相液體，都必須具有親水性。

兩個(gè)玻璃試片，左邊的是潔凈片，右邊的鍍有納米二氧化鈦（銳鈦型）光學(xué)薄膜，然后各滴上一滴水相羅丹明液體，之后出現(xiàn)兩種情況，左邊的是規(guī)則的圓狀，而右邊的呈散狀（見圖1），這說明納米二氧化鈦膜具有親水性。

在陽光下照射3 5分鐘之后，左邊仍是規(guī)則的圓狀，右邊的則形狀擴(kuò)大，左上部的顏色變淡（見圖2），這說明納米二氧化鈦光觸媒膜在太陽光紫外光的照射下開始降解羅丹明。

再看圖3，在鍍有納米二氧化鈦（銳鈦型）光學(xué)薄膜上滴一滴甲基橙水溶液，太陽光照射20分鐘后成圖4樣，可以看到甲基橙基本上完全被降解，留下的少許痕跡是由甲基橙的水質(zhì)和P H值沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所致。

再看一下兩種不同材質(zhì)的基片試件，玻璃上半部鍍有納米二氧化鈦光觸媒膜，下半部包上白紙（見圖5），在它們上面都噴上一層甲基橙水液溶，然后用2 50 W金鹵燈照射，燈掛高度距試件30—3 5厘米。20分鐘后成圖6樣，玻璃上的甲基橙降解完了，而紙上剩下了明顯的粉紅色甲基橙。

二、在燈具反射器上實(shí)驗(yàn)

這一步實(shí)驗(yàn)成功之后基本上就可以進(jìn)入實(shí)用階段。高效節(jié)能燈具反射器是由復(fù)合材料經(jīng)高溫、高壓模塑成型的，反射面是鉆形結(jié)構(gòu)，表面鍍有光學(xué)鏡面鋁，在上面噴鍍一層納米二氧化鈦光觸媒膜，反射器的結(jié)構(gòu)如圖7：

現(xiàn)在分別用150 W、2 50 W、400 W金鹵燈照射噴有羅丹明有機(jī)物液體的反射器。用150 W金鹵燈照射5個(gè)多小時(shí)以后，原羅丹明圖8樣被降解成圖9樣：

用2 50 W全鹵燈照射1小時(shí)2 1分鐘以后，原羅丹明圖10樣被降解成圖11樣：

用400 W金鹵燈照射10分鐘以后，原羅丹明圖12樣被降解成圖13樣：

通過上面三個(gè)實(shí)驗(yàn)，初步得出如下結(jié)論：1.納米二氧化鈦（銳鈦型）光學(xué)薄膜在一定強(qiáng)度的紫外光照射下，具有較好的光觸媒作用，可以降解燈具反射器上的絕大多數(shù)有機(jī)物；2.降解的效率和紫外光強(qiáng)度有直接關(guān)系。

三、光觸媒膜和基片結(jié)合牢固度問題

按照常規(guī)是用膠帶紙做貼附后撕裂實(shí)驗(yàn)，光觸媒膜不被撕掉既為結(jié)合牢固度合格。實(shí)驗(yàn)情況見圖14、圖15和圖16：

圖16是膠帶紙被撕掉后的情況，可以看到光觸媒膜一點(diǎn)也未被撕掉，結(jié)合牢固度合格。

四、納米二氧化鈦光觸媒膜的抗高溫實(shí)驗(yàn)

納米二氧化鈦光觸媒膜抗高溫達(dá)1000度以上，現(xiàn)在反射器上的是耐溫較低的膜，它最適用于非封閉式燈具或散熱功能較好的燈具。實(shí)驗(yàn)情況見圖17、圖18和是用400W金鹵燈緊貼在反射器薄膜上（如圖18），燈殼表面溫度為400度，7個(gè)小時(shí)以后，反射器膜上有兩處呈黃褐色（見圖17），而鍍有納米二氧化鈦光觸媒膜的未發(fā)生任何變化（見圖19）。由此可見，納米二氧化鈦光觸媒膜適用于燈具，它除了具良好的光觸媒功能外，抗高溫和耐腐蝕也是其兩大優(yōu)點(diǎn)，這是其他任何燈具都不可比擬的。現(xiàn)在用的反射器膜系中的保護(hù)膜耐溫雖然低點(diǎn)，但它的優(yōu)點(diǎn)也很多，如耐酸、耐堿、耐鹽的腐蝕，并具有減小灰塵和水附著的作用，所以它更適合在沿海地區(qū)應(yīng)用，目前這兩種膜成了較理想的燈具保護(hù)膜體系。

五、小結(jié)

目前，哈爾濱世光光電技術(shù)開發(fā)有限公司已正式將把二氧化鈦光觸媒膜應(yīng)用于燈具上，早期用的膜系稱為第一代燈具膜系，具有光觸媒功能的膜系稱為第二代燈具膜系。當(dāng)前，尚待解決間題主要有兩個(gè)，一是光觸媒膜的厚度，它關(guān)系到有機(jī)物的降解效率問題；二是降解效率的直接影響因素是納米粒子的尺寸，但它在哪個(gè)尺寸范圍為宜尚不確定。公司也正在該領(lǐng)域積極尋求相關(guān)合作，以期在高效節(jié)能燈具領(lǐng)域作出自己的貢獻(xiàn)。