赵礼明
“好东西都是懒人发明出来的!”
很久之前。懒人们就在设想:玻璃上很容易产生污垢,人工清洗费时又费力,设定一个自动清洗装置吧,成本又太高,能不能让玻璃自己分解污垢呢?这个近乎痴人说梦的想法目前已经成为现实。
经过光触媒处理的玻璃受到阳光照射后,就开始分解污垢,下雨时,雨水会很容易将分解的污垢冲洗干净。光触媒材料两大特性的组合运用成就了这一构想。首先,如果向光触媒材料照射紫外线(或者可见光,与材料的特性有关),就会发生“氧化分解”反应,将附着在表面的有机物分解为水和二氧化碳。而当大量的水附着于表面时,由于材料本身的亲水效果,不会凝聚成水滴,而是薄薄地扩散开,所以污垢就很容易被清洗掉。
光触媒是什么物质?这是一类自身不起变化,但是受到光的激发可以促进化学反应的催化剂。在阳光的激发作用下,它可以使周围的氧气及水分子拥有极强的氧化能力,将周围的有机物分解。所以光触媒具有很好的杀菌除臭、净化空气、亲水防污、防紫外线等功能。
实际上,光触媒是典型的充分利用光能的物质,在特定波段光线的照射下,会产生光化学效应,把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力,从而氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物。光触媒的颗粒大小要求达到分子级,理论上来讲,其分散程度越大,颗粒越小越均匀。则实际效果越好。最常用的光触媒是纳米级二氧化钛。
因为光触媒材料这种神奇的作用,所以它广泛应用于消除装修污染方面,我们可以在墙壁的涂料中加入纳米级二氧化钛,这样,只要在日光照射下,光触媒就可以不断消除居室装修产生的各种有毒物质,效果相当明显。
有精明的国外商人发现了光触媒产品中蕴含的巨大商机,推出了各种应用光触媒技术的产品,比如光触媒冰箱、光触媒饮水机,甚至光触媒电脑、光触媒台灯等。他们宣称,在相关产品的核心部位,添加光触媒材料,就可以“杀灭细菌,享受高品质生活”,事实果真如此吗?
比如某外国企业,宣传其冰箱产品有光触媒杀菌、光触媒保鲜除臭功能,并在宣传材料中称冰箱使用光触媒可高效灭杀有害细菌,将其分解为水和二氧化碳;迅速吸附并分解异味、解决冰箱串味问题,为我们提供了一个又冷义鲜的食物储存空间。某国外品牌电脑更是神乎其神,宣称因为其屏幕中添加了光触媒材料,所以当打开电脑,不仅没有辐射,反而因为光触媒效应,能够杀灭空间细菌,甚至可以“杀灭甲流感病毒,成为您身体健康的保护神”。
事实上,纳米级材料的制取工艺相当复杂,而且在其分散过程中,一点不起眼的外在因素都可能导致光触媒材料功能的急剧下降,更重要的是:只有当有毒物质或者细菌接触光触媒材料时,光触媒材料才能发挥其强氧化作用,所以所谓“光触媒屏幕”,恐怕只能杀灭屏幕上附着的细菌,对于空气中悬浮着的病毒,应该是无能为力的。“充当身体健康的保护神”,只是厂家为了产品销售夸大其词的噱头而已。
但随着科技的不断发展和工艺的不断进步,光触媒材料必然在我们的生活中发挥更大作用。比如紫外线型光触媒。科学家们设想,如果在大气层中分布一层光触媒雾剂,则不仅可以缓解日益严重的臭氧层空洞现象——光触媒材料吸收紫外线,起到与臭氧层类似的保护作用,更可以分解大气层中越来越多的大气污染物,净化我们人类的生存空间。
这个类似“女娲补天”的构想相当美妙,实施起来却难度很大。首先应该用什么装置发射,其次应该使材料停留在哪个层面,空气的对流会不会把材料吹得无影无踪,尤为人们关注的是,在特定的条件下,相关物质会不会发生化学变化,形成新的污染?所以在没有得到充分理论论证的条件下,新时代的“女娲补天”尚未进入真正实施阶段。
可见光光触媒被广泛应用于太阳能电池上,在光能激发下,把光能转化为电能储存起来而不是让其催化某个化学反应,这显然具有很强的操作意义。在目前的技术条件下,太阳能电池已经形成初步的生产规模,但受制于材料本身的价格高昂以及在某些条件下引起的光电效率衰退效应,所以大规模推广仍受到一定限制。但随着化石能源的日益枯竭,可再生能源的研究与利用必然要成为能源供应的主体。专家预计,到21世纪末,可再生能源在能源结构中要占到80%以上,而太阳能发电就要占到60%以上,面对这种情况,光触媒必然要在科技与生活中发挥更加重要的作用。
编辑梁宇清