光觸媒在近些年逐漸進入公眾的視野，特別是光觸媒抗菌的概念越來越流行，但是很多人并不知道什么是光觸媒，以及抗菌的原理是什么？山東中康新材料為大家詳細介紹光觸媒抗菌的相關知識。

• 什么是光觸媒？

    光觸媒也叫光催化劑，是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。具有代表性的光觸媒材料是二氧化鈦，它能在光照射下產(chǎn)生強氧化性的物質(zhì)（如羥基自由基、氧氣等），并且可用于分解有機化合物、部分無機化合物、細菌及病毒等。日常生活中，光觸媒能有效地降解空氣中有毒有害氣體如甲醛等，高效凈化空氣；同時，能夠有效殺滅多種細菌，并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。

• 光觸媒主要材料

    常用的光觸媒材料主要為N型半導體材料，具有禁帶寬度低等特點，常用的光觸媒半導體材料為二氧化鈦。ZrO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2等也是光觸媒材料，2000年以來又發(fā)現(xiàn)一些納米貴金屬（鉑、銠、鈀等）具有更好的光催化性能，但由于其中大多數(shù)易發(fā)生化學或光化學腐蝕，然而貴金屬成本則過高，都不適于日常應用。

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• 最新研究

    早在20世紀30年代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以氧化鋅為基底的光觸媒材料。1967年，日本東京大學的本多健一教授和博士生藤島昭發(fā)現(xiàn)用光照射二氧化鈦電極可進行水的電解反應，即“本多-藤島效應”（Honda-Fujishima Effect） ，打開了二氧化鈦在光催化領域應用的大門。 1972年，《Nature》發(fā)表了Fujishima和Honda關于光催化在光解水領域的研究。開創(chuàng)了光催化研究的新篇章。

    1976年，Garey等開拓了光觸媒在環(huán)保領域的應用，利用光催化降解水中污染物。此后，拓展半導體光觸媒材料在生活科學方面的應用領域，將光能轉(zhuǎn)化為其他能量便成了主要的研究方向。

    2015年，日本一公司開發(fā)了一種新型光觸媒粒子，有望解決水不足問題。該粒子是由沸石粒子與二氧化鈦微粒所構成，在紫外線照射下充分混合于污水中，可使污水凈化成可飲用的程度。新型光觸媒凈水設備相當簡便且高效，1天可凈化高達3噸的水。高效清潔的光觸媒材料在以節(jié)能為主題的時代，受到人們的強烈關注。

• 反應機理

     光觸媒光催化氧化是以N型半導體的能帶理論為基礎，半導體材料具有與金屬不同的不連續(xù)能帶結(jié)構，一般由填滿電子的低能價帶和含有空穴的高能導帶構成，價帶和導帶之間存在禁帶。當用能量等于或大于禁帶寬度(又稱帶隙)的光照射時，價帶上的電子(eˉ)會被激發(fā)躍遷至導帶，在價帶上產(chǎn)生相應的電子空穴(h+)并在電場的作用下分離遷移到表面。

    熱力學理論表明，分布在表面的光生空穴因具有很強的吸電子能力，可將吸附在TiO2表面上的OH-和H2O分子氧化成羥基自由基等。羥基自由基的氧化能力極強，可強效分解各種具有不穩(wěn)定化學鍵的有機化合物和部分無機物，將其最終降解為H2O、CO2等無害的小分子物質(zhì)，并可破壞細菌的細胞膜和凝固病毒的蛋白質(zhì)載體。