理性认识杀菌除味的好产品---光触媒

在日本的医院、新干线、飞机、老人院、学校等场所，会常常用到光触媒来做杀菌除味抑菌的空气净化处理。今天我们来认识杀菌除味的好产品---光触媒。

1. 光触媒是什么？

光触媒发现于上世纪七十年代的日本，是由日本人命名的，翻译成中文意思是光催化剂，2003年前后引入我国。它是一种以纳米级TiO₂（二氧化钛）为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。将其涂布于基材表面，在紫外光线的作用下，可以使有机物或者无机物发生氧化还原反应，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，也能分解人类活动引入的一些生活异味。

最初的光触媒是以纯的TiO₂为活性成份，但由于外界光源的限制，近几年通过以离子掺杂、离子注入、贵金属沉积等方法，研究出一系列可见光光触媒，广泛用于除菌和去除病毒等医用领域，近几年还被用于大气污染物的防治。

2. 光触媒的作用原理是什么？

光触媒在光照条件下，TiO₂的电子从价电带跃迁至导电带，在光触媒表面形成电子（e^-）空穴（h⁺）对，带负电的e^-与光触媒表面的O₂结合产生超氧阴离子自由基（O₂·），带正电的h⁺与其表面的H₂O结合产生羟基自由基（·OH），这两者在化学上都是极不稳定的物质，当有机物质接触到光触媒表面时，便会分别和超氧阴离子自由基及羟基自由基结合，最终反应生成二氧化碳（CO₂）和水（H₂O）。这一连串的反应，化学上称为氧化还原反应。

光触媒杀菌原理是化学不稳定的超氧阴离子自由基（O₂·）及羟基自由基（·OH）破坏细菌的细胞膜使细胞质流失，从而造成细菌的死亡，并且可以固化病毒的蛋白质载体，抑制病毒的活性。

3. 光触媒的杀菌、抑菌效果如何呢？能不能除甲醛呢？

光触媒在实际使用过程中备受争议的是光源的限制，纯净的纳米TiO₂光触媒只能受波长小于400nm的紫外光激发，才能发挥催化活性，而太阳光中紫外光区的能量仅占总能量的6%，因此，使用效果备受限制。

现代光触媒技术在TiO₂中参杂了（铁）Fe3+，（铬）Cr3+，（锰）Mn2+，（钼）Mo3+，（钌）Ru3+，（锇）Os3+，（铼）Re3+，（钒）V4+等金属，以期提高对光的吸收范围。研究表明：参杂效果较好的顺序是V>Cr>Mn>Fe>Ni。金属的参杂对TiO₂光的吸收确实有了一定的改善。然而，大多数参杂金属离子的光触媒腐蚀性很大，对家具、墙纸等装修材料产生腐蚀，造成褪色、锈斑等，损害我们的家具、墙纸等，造成不可逆转的损失。

使用贵金属沉积的方法将微量贵金属负载在TiO₂上，获得了较好的效果。其中负载贵金属 Pt（铂） 的改性效果最好，Ag（银）次之。但Pt的成本较高，Ag 改性毒性小、成本低，因此，银光触媒有了广泛的应用。

辽宁省疾控中心的胡英在《中国消毒学杂志》上发表了一篇名为《光触媒材料抗菌效果及其影响因素观察》的文章，文中比较了纳米TiO₂粉剂、纳米Ag粉剂以及载Ag光触媒的杀灭大肠埃希菌及金黄色葡萄球菌效果，结果表明：纳米TiO₂在光照下显示出一定的抗菌活性；纳米Ag可表现出明显的抑菌活性；载Ag光触媒不经光照也可显示出一定的抑菌作用，在日光灯照射下，可明显增强抑菌效果，抑菌率达到96.2%。

银光触媒真实的杀菌、抑菌效果也印证了这一效果。然而光触媒到底能不能除甲醛呢？

市场上关于光触媒除甲醛的说法很多：纳米光触媒除甲醛说、可见光光触媒除甲醛说、光触媒添加植物活性因子等说法。

我们要说的是光触媒是日本人发明的，在日本，光触媒只用来杀菌、抑菌、防霉以及去除细菌代谢、人类生活引入的一些生活异味，根本不能除甲醛。光触媒除甲醛的先决条件是在强紫外灯的照射下，也就是说实验室条件下确实能除甲醛，但离开了紫外灯，光触媒除甲醛的功效就微乎其微了。市场上出现的一系列可见光光触媒，确实能拓宽光触媒对太阳光的吸收，但是具有副作用。大部分厂家还是有自知之明的，他们知道光触媒除醛效果不理想，因此给TiO₂里添加了其他的植物提取液和植物精油，即所谓的植物活性因子，以期达到除甲醛的效果，然而这真的能持久发挥除甲醛的功效吗？国家室内环境与室内环保产品质量监督检验中心宋广生主任在《室内环境污染控制与治理技术》一书中明确提到：“这种提取物的液体形态只有3个月的保存期，保存期较短，如果作为商品，则还需解决其保存期这一难题。”

综上所述，好的光触媒产品，应用在日常生活环境，有非常好的杀菌、除味、抑菌、防霉的功效。但本文所讲的光触媒，指的是真实有效的光触媒产品，并非商场上虚假宣传的“光触媒”。理性看待光触媒，好产品要应用在合适的领域。夸大产品功效，才是对产品的伤害。