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納米自清潔涂層

超親水自清潔

2018-09-29   點擊:207次

自從1972年TiO?光催化特性由日本藤嶼昭教授發現以來,以其為代表的光催化材料已得到廣泛的研究,TiO?光催化劑可將許多生物法、化學法、無法降解的環境污染物完全分解,且不會造成二次污染,另外,它還具有殺菌、除臭等功能??山徊驕換?、改善我們的生活環境。

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        1 TiO?表面超親水性原理

通常情況下,TiO?鍍膜表面與水有較大的接觸交,但經紫外光照射后,水的接觸角減少到5度以下,甚至可達到0度(即水滴完全浸潤在TiO?表面),顯示非常強的親水性,停止光照后,表面超親水性可維持數小時到1周左右。采用間歇紫外光照射就可使表面始終保持超親水狀態。

進一步研究表明TiO?表面的超親水性不同于TiO?的光催化的氧化分解特性,理由如下:①TiO?表面超親水程度與有機物的光分解效率無關.在一些完全沒有光催化活性或光催化活性很低的TiO?單晶或多晶表面均觀察到了超親水特性; 一些金屬離子(如銅)摻雜可提高TiO?的光催化氧化反應.但卻降低了TiO?表面的超親水特性;③與光催化氧化反應所要求的TiO?表面多孔化、化學反應面積盡可能大不同.平滑、致密的表面更有利于其超親水特性。

2  TiO?表面的超親水性的影響因素

 2.1 紫外線光照射時間和強度

一般而言,隨光照時間的增加,TiO?表面的親水區尺寸增大,有利于提高表面的親水特性,當親水區域達到臨界點時,水的接觸角可達0°,出現超親水性。

紫外光強度也影響到TiO?表面的超親水特性,若紫外光強度低于20mW/cm2,長時間的紫外光照射也不能使TiO?表面親水,這主要是由于過低的紫外光能量不能激發TiO?價帶電子的躍遷,也就很難形成表面缺陷態。

2.2 熱處理

將表面疏水化的TiO?+150°熱處理,表面逐漸呈親水狀態,400℃左右與水的接觸交可達0°,即表現為良好的親水性。TiO?表面熱處理后對水的浸潤性的變化,可能是由于形成了與光照射條件下同樣的表面缺陷態,從而有利于水分子的吸附,即熱處理也可激發或恢復表面的超親水性。

3  超親水性的應用

 3.1 表面防霧、防露性

建筑物窗玻璃、運輸工具的窗玻璃、擋風玻璃及后視鏡、浴室鏡子、眼睛鏡片、測量一起的罩玻璃等物品,在其表面涂一層TiO?薄膜時,即使空氣中的水分或蒸汽凝結,冷凝水也不回形成單個水滴而是構成均勻的水膜,所以表面不會發生光散射的霧。即使淋上雨水,在表面附著的水滴也會迅速擴散呈均勻的水墨,所以不會形成分散的影響視線的水滴,使得表面維持高度的透明性,這樣可確保廣闊的視野和能見度,保證車輛及交通的安全,提高各種工作及活動的的效率。

3.2 防污自清潔效應

實驗表明,鍍有TiO?薄膜的表面與未鍍TiO?薄膜的表明相比,顯示出高度的自清潔效應。當鍍有TiO?薄膜的表面與污染物接觸時,因其表面具有超親水性,污染物不易在附著,即使附著也是和外層水膜結合,附著的污染物在外部風力,水淋沖力,自重等作用下,能自動從TiO?表面剝落下來,陽光中的紫外線足以維持TiO?薄膜表明剝落下來,陽光中的紫外線足以維持TiO?薄膜表面的親水特性,從而時其表面具有長期的防污自清潔效應。利用TiO?的光催化氧化作用雖然可分解聚集在表面的有機物達到防污目的。

結語

結合TiO?的光催化作用和超親水這兩個方面特性,應用于玻璃,陶瓷等建筑材料,利用太陽光、熒光燈中含有的紫外光作激發源,不僅能使建材表面具有凈化空氣、殺菌、除臭、防污等環保功能,而且可使建筑物的清晰、保潔費用大量節省,使林立的高樓大廈外貌始終清潔如新。且TiO?的涂膜表面的超親水性可維持達10年以上,因而其應用有著較強的實用性。                                                                                                                      文獻來源:高鐵等著TiO?表面超親水性)