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光催化劑鈦白粉在涂料中的應(yīng)用
鈦白粉做為光催化劑在涂料中的應(yīng)用?
?鈦白粉是白色顏料中著色力、遮蓋力最強(qiáng)的顏料,涂料行業(yè)用量很大的原料。但是,鈦白粉有極高的光活性,超耐候性涂料(一般指氟樹脂系涂料)就是與光活性作斗爭的代表性涂料。現(xiàn)在，鈦白粉原料重又引起人們極大的關(guān)注。以鈦白粉作光催化劑,利用太陽能這種最潔凈的能源和水產(chǎn)生活性氧,以此來分解環(huán)境中的污染性物質(zhì)的研究,已在一些國家尤其是發(fā)展國家,形成巨大的浪潮。
? ? ? 以往,為抑制鈦白粉顏料在涂膜中的光活性,一直在研究金紅石型鈦白粉表面涂覆的方法。現(xiàn)在,相反地將鈦白粉用作光催化劑,以使用銳鈦型鈦白粉較好。銳鈦型鈦白粉的光活性比金紅石型鈦白粉高,原因是銳鈦型鈦白粉的能帶隙為3.2eV,而金紅石型鈦白粉的能帶隙為3.0eV,前者較后者高0.2eV。其主要應(yīng)用幾種涂料
1抗菌、防霉涂料
? ? 防霉涂料一直使用于外墻和浴室,1996年夏季日本出現(xiàn)病原性大腸菌O157引起死亡的病例,使用新抗菌劑的抗菌性涂料的開發(fā)。
? ? 銀離子沸石用作抗菌劑的效果極佳。銀離子沸石主要是通過對細(xì)菌的磷脂質(zhì)起作用發(fā)揮抗菌效果,鈦白粉則是利用生成的活性氧殺菌,并且能使細(xì)菌死滅后產(chǎn)生的內(nèi)毒素分解。
? ? 病原性大腸菌O157死滅時(shí)產(chǎn)生別洛毒素,看來鈦白粉也能分解這種毒素。日本市場上已有抗菌瓷磚出售。這種瓷磚是在上釉后噴涂含鈦白粉粉末的液體(分散液),在800℃以上焙燒,形成厚1μm以下的鈦白粉膜而制成的。此鈦白粉膜即使用海綿刷也不會(huì)擦掉,對大腸菌、MRSA(耐新青霉素Ⅱ金黃色葡萄球菌)、綠膿桿菌等均有良好抗菌效果。
2完全凈化涂料(分解NOX)
? ? 酸雨問題是由來己外的重大環(huán)境問題。城市地區(qū)的大氣污染狀況日益嚴(yán)重。汽車排放的氧化氮(NOX)和二氧化硫已形成一大公害,但利用鈦白粉光催化劑產(chǎn)生活性氧,并配合雨水的作用可將它們變成HNO3、H2SO4而除掉。
? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,濃度在0.01~10ppm范圍的大氣污染性物質(zhì)可有效去除。此濃度相當(dāng)于在普通大氣環(huán)境中或隧道內(nèi)的濃度。汽車排氣口污染物質(zhì)的濃度在100ppm以上,雖然在汽車上直接安裝鈦白粉光催化系統(tǒng)并不能有效去除這些污染物質(zhì),但還是對高濃度的NOX的去除進(jìn)行了研究。曾將四異丙氧基鈦Ti(O-iC3H7)4溶于乙醇中,于550℃下在石英珠上制作鈦白粉薄膜(厚2μm),用水銀燈光照射,測定15,56,110ppm濃度NOX的去除率。測定結(jié)果表明,雖然高濃度NOX的去除率僅20%~40%,但15ppmNOX的去除率高達(dá)90%。各有關(guān)方面正在研究將鈦白粉涂覆于混凝土、磚、鋼板、玻璃等不易被氧化分解的材料上以用作道路建設(shè)用材。
3防污、自凈化涂料
? ? 活性氧不僅能殺死細(xì)菌,而且也能分解各種物質(zhì)(主要是有機(jī)物質(zhì))。正在研究利用這種性質(zhì)將鈦白粉光催化劑應(yīng)用于分解香煙污垢、分解海上泄漏的原油,分解換氣扇附著的油脂等領(lǐng)域。以下介紹在室外安裝材料中的兩種應(yīng)用。
? ? 一種應(yīng)用是將鈦白粉鍍覆在隧道內(nèi)的照明燈玻璃上,以防止汽車廢氣造成污染。日本道路公團(tuán)已決定在高速公路隧道內(nèi)的照明,一律使用具有這種光催化功能的燈泡。由于燈玻璃表面不容易積留污垢,可以減少清掃次數(shù)。為制得透明的鈦白粉膜,宜采用有機(jī)鈦酸酯熱分解的鍍覆方法。
? ? 另一項(xiàng)應(yīng)用是賦予建筑物頂棚以光催化自凈潔功能。東京圓頂園的天棚材料采用含玻璃纖維布的氟樹脂制成,此氟樹脂上涂覆配合有鈦白粉的氟樹脂涂料。室外的污垢大多是油分粘結(jié)的塵埃和砂粒等成分,鈦白粉光催化作用能分解油分、塵埃和砂粒等在降雨時(shí)很容易被沖刷掉。
? ? 將鈦白粉和硅氧烷化合物組合作成涂膜,則涂膜表面吸附的微量疏水分子被光催化作用分解,膜表面即顯現(xiàn)親水性,形成稱為物理吸附水的較厚的一層水。以常溫固化型聚有機(jī)硅氧烷為基料,添加不同比例的鈦白粉.
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