神奇的光觸媒

趙禮明

“好東西都是懶人發明出來的!”

很久之前。懶人們就在設想：玻璃上很容易產生污垢，人工清洗費時又費力，設定一個自動清洗裝置吧，成本又太高，能不能讓玻璃自己分解污垢呢?這個近乎癡人說夢的想法目前已經成為現實。

經過光觸媒處理的玻璃受到陽光照射后，就開始分解污垢，下雨時，雨水會很容易將分解的污垢沖洗干凈。光觸媒材料兩大特性的組合運用成就了這一構想。首先，如果向光觸媒材料照射紫外線(或者可見光，與材料的特性有關)，就會發生“氧化分解”反應，將附著在表面的有機物分解為水和二氧化碳。而當大量的水附著于表面時，由于材料本身的親水效果，不會凝聚成水滴，而是薄薄地擴散開，所以污垢就很容易被清洗掉。

光觸媒是什么物質?這是一類自身不起變化，但是受到光的激發可以促進化學反應的催化劑。在陽光的激發作用下，它可以使周圍的氧氣及水分子擁有極強的氧化能力，將周圍的有機物分解。所以光觸媒具有很好的殺菌除臭、凈化空氣、親水防污、防紫外線等功能。

實際上，光觸媒是典型的充分利用光能的物質，在特定波段光線的照射下，會產生光化學效應，把光能轉化為化學能而賦予光觸媒表面很強的氧化能力，從而氧化分解各種有機化合物和礦化部分無機物。光觸媒的顆粒大小要求達到分子級，理論上來講，其分散程度越大，顆粒越小越均勻。則實際效果越好。最常用的光觸媒是納米級二氧化鈦。

因為光觸媒材料這種神奇的作用，所以它廣泛應用于消除裝修污染方面，我們可以在墻壁的涂料中加入納米級二氧化鈦，這樣，只要在日光照射下，光觸媒就可以不斷消除居室裝修產生的各種有毒物質，效果相當明顯。

有精明的國外商人發現了光觸媒產品中蘊含的巨大商機，推出了各種應用光觸媒技術的產品，比如光觸媒冰箱、光觸媒飲水機，甚至光觸媒電腦、光觸媒臺燈等。他們宣稱，在相關產品的核心部位，添加光觸媒材料，就可以“殺滅細菌，享受高品質生活”，事實果真如此嗎?

比如某外國企業，宣傳其冰箱產品有光觸媒殺菌、光觸媒保鮮除臭功能，并在宣傳材料中稱冰箱使用光觸媒可高效滅殺有害細菌，將其分解為水和二氧化碳；迅速吸附并分解異味、解決冰箱串味問題，為我們提供了一個又冷義鮮的食物儲存空間。某國外品牌電腦更是神乎其神，宣稱因為其屏幕中添加了光觸媒材料，所以當打開電腦，不僅沒有輻射，反而因為光觸媒效應，能夠殺滅空間細菌，甚至可以“殺滅甲流感病毒，成為您身體健康的保護神”。

事實上，納米級材料的制取工藝相當復雜，而且在其分散過程中，一點不起眼的外在因素都可能導致光觸媒材料功能的急劇下降，更重要的是：只有當有毒物質或者細菌接觸光觸媒材料時，光觸媒材料才能發揮其強氧化作用，所以所謂“光觸媒屏幕”，恐怕只能殺滅屏幕上附著的細菌，對于空氣中懸浮著的病毒，應該是無能為力的。“充當身體健康的保護神”，只是廠家為了產品銷售夸大其詞的噱頭而已。

但隨著科技的不斷發展和工藝的不斷進步，光觸媒材料必然在我們的生活中發揮更大作用。比如紫外線型光觸媒。科學家們設想，如果在大氣層中分布一層光觸媒霧劑，則不僅可以緩解日益嚴重的臭氧層空洞現象——光觸媒材料吸收紫外線，起到與臭氧層類似的保護作用，更可以分解大氣層中越來越多的大氣污染物，凈化我們人類的生存空間。

這個類似“女媧補天”的構想相當美妙，實施起來卻難度很大。首先應該用什么裝置發射，其次應該使材料停留在哪個層面，空氣的對流會不會把材料吹得無影無蹤，尤為人們關注的是，在特定的條件下，相關物質會不會發生化學變化，形成新的污染?所以在沒有得到充分理論論證的條件下，新時代的“女媧補天”尚未進入真正實施階段。

可見光光觸媒被廣泛應用于太陽能電池上，在光能激發下，把光能轉化為電能儲存起來而不是讓其催化某個化學反應，這顯然具有很強的操作意義。在目前的技術條件下，太陽能電池已經形成初步的生產規模，但受制于材料本身的價格高昂以及在某些條件下引起的光電效率衰退效應，所以大規模推廣仍受到一定限制。但隨著化石能源的日益枯竭，可再生能源的研究與利用必然要成為能源供應的主體。專家預計，到21世紀末，可再生能源在能源結構中要占到80％以上，而太陽能發電就要占到60％以上，面對這種情況，光觸媒必然要在科技與生活中發揮更加重要的作用。

編輯梁宇清