一、光化學(xué)作用
金屬氧化物中金屬離子具有較小的配位數(shù)而呈路易斯酸堿，在有水的情況下，表面金屬離子首先傾向于配位水分子，容易形成表面羥基，Ti02的表面羥基化狀態(tài)與它的光化學(xué)活性有著密切的關(guān)系。Ti02在光線照射下吸收波長(zhǎng)小于380nm的光能后，其價(jià)帶中的電子獲得能量從價(jià)帶進(jìn)入最低導(dǎo)帶，在價(jià)帶中留下了不為電子占據(jù)的能量狀態(tài)“空穴”，這就是所謂的電子一空穴對(duì)。而后與吸附在表面的H20、02發(fā)生作用，生成O2-，oH等高化學(xué)活性基團(tuán)，能迅速氧化有機(jī)物，殺死細(xì)菌，消除惡臭。當(dāng)然產(chǎn)生的電子和空穴還有復(fù)合的可能。其機(jī)理如下：
粒徑影響Ti02的光催化活性。粒子的粒徑越小，比表面積也就越大，越有利于光催化反應(yīng)在表面上進(jìn)行，因而光催化反應(yīng)的速率和效率也越高。
二氧化鈦光化學(xué)活性封閉原理
Ti02漿液中的水溶性硅類化合物在適當(dāng)?shù)腜H下能沉析出可溶于水的單分子正硅酸si(0H)4，這種單分子以不同的速率進(jìn)行聚合，開始沉析出的單體形式的正硅酸及低聚合度的硅酸聚合物活性很大，它牢固地鍵合到Ti02表面羥基上，在Ti02表面形成成核點(diǎn)，在這些成核點(diǎn)上它很快縮聚生成硅的聚合物，隨著聚合的不斷進(jìn)行，致密Si02包覆層開始生長(zhǎng)，在Ti02粒子表面上形成一層連續(xù)的si02表皮狀固體膜，其過(guò)程示意圖如下：
這種膜具有均勻、連續(xù)核致密的特點(diǎn)，它使介質(zhì)不能直接與Ti02表面接觸。事實(shí)證明這種包覆不僅是物理包覆，而且也是一種化學(xué)包覆，Si(OH)4作為強(qiáng)烈的電子受體，它直接連接到Ti02表面羥基的Ti—OH基團(tuán)上，使具有活性Ti—OH基團(tuán)變?yōu)門i—O—Si鍵。Si原子的誘導(dǎo)作用使氧原子上的孤對(duì)電子定域性增強(qiáng)，氧原子上的未共享電子對(duì)移向Si原子，使得電子從羥基向表面Ti原子轉(zhuǎn)移受阻，最終產(chǎn)生的H十少，從而降低了Ti02的光化學(xué)特性。
三、屏蔽紫外線作用
紫外線屬于太陽(yáng)光線中波長(zhǎng)最短的一種，按其波長(zhǎng)分短波紫外線UVC(200-290nm)、中波紫外線UVB(290—320nm)、長(zhǎng)波紫外線UVA(320-400nm)。短波紫外線被臭氧層吸附達(dá)不到地面，對(duì)人體無(wú)作用。中波紫外線其能量較高，極大部分被皮膚真皮吸收，長(zhǎng)久受UVB照射會(huì)導(dǎo)致炎癥，嚴(yán)重的會(huì)引起皮膚癌。紫外線易引起塑料老化，鈦白粉能吸收紫外線，防止塑料發(fā)生老化。下圖是鈦白粉對(duì)紫外的吸收。
四、防污自清潔效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)表明，鍍有Ti02薄膜的表面與未鍍Ti02薄膜的表面相比，顯示出高度的自清潔效應(yīng)。當(dāng)鍍有Ti02薄膜的表面與油污接觸時(shí)，因其表面具有超親水性，污物不易在表面附著，即使附著也是和外層水膜結(jié)合，附著的污物在外部風(fēng)力、水淋沖力、重力等作用下，能自動(dòng)從Ti02表面剝離下來(lái)。陽(yáng)光中的紫外線足以維持Ti02薄膜的親水特性，從而使表面具有長(zhǎng)期的防污自清潔效應(yīng)。
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