纳米自清洁玻璃
纳米自清洁玻璃
背景：随着玻璃幕墙、玻璃
屋顶、玻璃结构在高层建筑 中的大规模应用，玻璃的清 洁问题越来越突出，采用擦 窗机械清洁既不经济也不方 便，寻求一种具有自我清洁 功能的玻璃已成为世界各国 研究的热点和难点。自清洁 玻璃利用自然条件达到自动 清洁作用，又能美化环境的 出现，恰恰满足了人们需求。
纳米自清洁玻璃产品简介
TiO2 光催化发展前景
人们在提高 TiO2 光催化自清洁方面做了大量的 工作和深入的研究,取得了一定的突破进展,但是 制品尚属起步阶段，日本在这方面居世界领先地 位。
由Hale Waihona Puke 我国钛资源丰富,而二氧化钛光催化又是 “清洁的”抗菌剂, 优先考虑发展此类材料,迎头 赶上国际先进水平, 对创造洁净环境,保护人民健 康具有重要作用,最终摸索出高效的TiO2光催化材 料。
（2）、活性羟基-OH、 超氧离子、 过羟基*OO H和双氧水H2O2 都可与生物大分子( 如脂类、 蛋 白质、 酶类以及核酸大分子) 作用, 通过一系列链 式氧化反应直接破坏生物细胞的结构。以*OH 为 例,它可攻击有机物的不饱和键或抽取其H 原子：
R3CH + *OH R3C* + H2O
（3）、反应将产生新的自由基( R3C*) , 激发链 式反应,致使细菌蛋白质变异和脂类分解(多肽链 断裂和糖类解聚) ,杀灭细菌并使之分解成无毒害 的小分子。
国家大剧院使用纳米自清洁玻璃屋顶
纳米自清洁玻璃
定义: 通过在玻璃表面形成纳米级微粒和纳米级微
孔结构的半导体氧化物（目前主要是TiO2）的光催化 薄膜，在阳光的作用下，光催化产生了电子-空穴对， 以其特有的强氧化能力，将玻璃表面的几乎所有的有 机污染物完全氧化并降解为相应的无害无机物，从而 对环境不会造成二次污染，玻璃表面在催化剂本身的 光致两亲性（即亲水性和亲油性）的共同作用下，使 玻璃表面具有超亲水性，从而使玻璃表面具有自洁、 防雾和不易再污染的功能。
1972年Fujishima和Honda在《自然》杂志上 发表了关于TiO2 电极上光分解水的论文，标志着光 催化自清洁时代的开始。
TiO2光催化清洁原理
(1)、TiO2是一种禁带宽度为3. 2 eV 的宽禁带半导 体, 由填满电子的低能价带和空的高能导带构成。当 光照射在TiO2晶粒表面时,它会吸收波长小于等于 38 7. 5 nm 的近紫外光波,此时价带中的电子就会被激 发到导带, 从而形成电子- 空穴对( e-和h+) 。
（2）、在光催化半导体中, 空穴具有更大的反应 活性, 在水和空气体系中, 可以与表面吸附的H2O 和 OH-离子反应形成具有强氧化性的羟基自由基。
（3）、纳米TiO2 颗粒粒径越小,灭菌效果越好,其 光催化灭菌作用可以在光照结束后的一段时间 内继续有效。
（1）、e-与 h+分别代表TiO2 表面产生的电子与空穴,它们与吸附在 TiO2表面上的O2 和H2O 反应,生成超氧离子和*OH，超氧离子是一种强 还原剂,能使几乎所有的有机物分解, 从而起到杀菌、防霉、除臭作用, 其杀菌效能远远高于传统的杀菌剂。
此外,利用TiO2 具有超亲水性等特点, 可考虑在海洋船舶表 面施涂含纳米TiO2 的船舶漆,减少其航行阻力; 在无纺布中掺 入少量纳米TiO2制成的游泳衣可减少摩擦阻力; 利用特种TiO 2表面亲水涂料,施涂于热交换器的辐射翼片上,可以防止用 于热交换介质的流体通道发生冷凝物堵塞,从而提高热交换 效率。
纳米自清洁玻璃的应用
抗菌自洁玻璃制品玻璃在建筑物的外观设计应用 中,占据的地位越来越重要,它既美观大方又便于安装,玻 璃幕墙、大窗户已成为城市景观,但清洗玻璃既危险又 麻烦。
由于TiO2具有很强的 光催化氧化能力,可以抗 菌消毒, 同时还具有超亲 水性, 人们利用TiO2的这 两种特性开发出了自洁 净玻璃。可广泛应用于 医院、宾馆等大型公共 场所。