使用光催化的多功能建筑材料

1、使用使用光催化光催化技术技术的的多功能多功能建筑材料建筑材料建筑节能的新趋势和建筑材料的多功能化建筑节能的新趋势和建筑材料的多功能化小组成员学号学号姓名姓名分工分工桂佳男资料收集整理某某某12010302费蓉Ppt制作戴国胜主讲多功能化建筑材料研究新方向 如今如今, 人们对建筑材料制造的看法发生了很大变化。以前人们对建筑材料制造的看法发生了很大变化。以前, 人们总是人们总是试图为某种建筑材料找到更广泛的应用领域试图为某种建筑材料找到更广泛的应用领域, 而将来则相反而将来则相反, 对对建筑构建筑构件的技术要求件的技术要求将决定建筑材料的性质。将决定建筑材料的性质。 一般来讲一般来讲, 建材的建材

2、的耐热性、隔音和机械性能以及外观耐热性、隔音和机械性能以及外观并不总并不总能同时符合技术要求。因此能同时符合技术要求。因此, 科学家们开始转向研究科学家们开始转向研究多功能的建筑材多功能的建筑材料料复合多功能建筑材料 复合多功能建筑材料复合多功能建筑材料是指材料在满足某一是指材料在满足某一主要主要的建筑功能的基础上，的建筑功能的基础上，附加附加了其他使用功能的建筑材料了其他使用功能的建筑材料。来自复合多功能材料复合多功能材料 建筑材料的发展方向建筑材料的发展方向 洁茄多功能化建筑材料研究新方向混凝土混凝土新的制新的制造工艺造工艺各种各种纤维纤维主要性能之间作出优先选择耐热性耐热性 可通过研制高

3、压混凝土或泡沫混凝土得以提高机械性能机械性能 将通过使用高质量及至超高质量的混凝土来提高建筑物的机械性能。来自复合多功能材料复合多功能材料 建筑材料的发展方向建筑材料的发展方向 洁茄 在世界范围内，日本日本最早开始光催化技术产业化工作，产业化规模也最大，早在1994年日本石原产业公司就开发了高性能纳米高性能纳米TiO2光光催化剂催化剂，1995年日本东陶公司推出表面固定有TiO2光催化剂薄膜的抗抗菌砖瓷菌砖瓷，这是第一种实际应用第一种实际应用TiO2光催化能力的建材产品光催化能力的建材产品。 到目前为止，日本有1000多家企业生产与光催化技术有关的产品并参与技术开发。二氧化钛光催化剂：成份稳定

4、成份稳定对人体无毒害作用对人体无毒害作用光催化氧化能力强光催化氧化能力强原材料成本低原材料成本低价格便宜等价格便宜等使用使用光催化技术光催化技术的的多功能多功能建筑材料建筑材料纳米制纳米制备技术备技术光催化光催化技术技术纳米纳米光催化光催化剂剂现在，商业应用领域的光催化剂均现在，商业应用领域的光催化剂均TiOTiO2 2为主要成份。为主要成份。来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所光催化剂性能u光催化氧化性能光催化氧化性能：在光照下，光催化剂具有分解：在光照下，光催化剂具有分解各种有机污染物的能力，可以将有机物分解为各种有机污染物的能力，可

5、以将有机物分解为CO2CO2、H2O H2O 等无机小分子物质。等无机小分子物质。u光至超亲水性能光至超亲水性能：负载有光催化剂薄膜的材料，：负载有光催化剂薄膜的材料，在光照下，表面具有超亲水性能，水滴可在其表面在光照下，表面具有超亲水性能，水滴可在其表面形成水膜。形成水膜。u能吸收紫外线能吸收紫外线：一层几十纳米厚的二氧化钛光催：一层几十纳米厚的二氧化钛光催化薄膜可以吸收阳光中几乎全部的紫外线，而可见化薄膜可以吸收阳光中几乎全部的紫外线，而可见光部分则可完全通过。光部分则可完全通过。来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所使用使用光催化技术

6、光催化技术的多功能建筑材料的多功能建筑材料抗菌材料自清洁材料环境净化材料来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所抗菌材料抗菌材料自清洁材料环境净化材料抗菌陶瓷抗菌陶瓷来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所抗菌材料原理光催化剂Ag+Cu+灭菌性能灭菌性能陶瓷、玻璃、金属等陶瓷、玻璃、金属等载体表面载体表面银系抗菌剂物理吸附物理吸附或离子交换或离子交换来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所抗菌材料原理抗菌材料是具有杀菌、抑菌性能的新型功能材

7、料。抗菌材料中的核心成分是抗菌剂抗菌剂。 抗菌剂是一些细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分。极少量的抗菌剂添加至普通材料中,可制成抗菌材料。抗菌剂可分为天然类、有机类和无机类天然类、有机类和无机类等。来自银系无机抗菌材料抗菌机理及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗无机抗菌剂无机抗菌剂u耐热性好耐热性好u抗菌谱广抗菌谱广u有效抗菌期长有效抗菌期长u毒性低毒性低u不产生耐药性不产生耐药性银离子银离子金属银的杀菌能力最强杀菌能力最强。美国科学家纽曼的研究表明,银离子有破坏细菌、病毒的呼吸功能和分裂细胞的功能。潜力潜力抗菌材料两种机理假说来自银系无机抗菌材料抗菌机理

8、及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗接触反应 其本质原理就是Ag+ 离子与细胞各种蛋白结合,使其失去活性失去活性,破坏其生命活动所需的必要条件,从而杀死细胞,银离子可以游离出来,重复这个过程,抗菌性能具有持久持久性性。 接触反应抗菌机理图接触反应抗菌机理图抗菌材料两种机理假说来自银系无机抗菌材料抗菌机理及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗主要作用机制u破坏细菌呼吸产能破坏细菌呼吸产能系统系统; ;u破坏细胞膜上与物破坏细胞膜上与物质运输相关的蛋白质运输相关的蛋白; ;u改变外膜蛋白前体改变外膜蛋白前体的加工与运输等。的加工

9、与运输等。 接触反应抗菌机理图接触反应抗菌机理图抗菌材料两种机理假说来自银系无机抗菌材料抗菌机理及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗催化反应 在光的作用下,银离子及纳米级颗粒能起到催催化活性中心化活性中心的作用,激活水分子和空气中的氧,产生羟基自由基( OH)及活性氧离子(O2 - ) ,O2 - 和OH能在短时间内破坏破坏细菌的增殖能力细菌的增殖能力,致使细胞死亡,从而达到抗菌的目的。 接触反应抗菌机理图接触反应抗菌机理图抗菌材料应用来自银系无机抗菌材料抗菌机理及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗u抗菌陶瓷一般是将抗菌剂

10、加人抗菌陶瓷一般是将抗菌剂加人陶瓷釉料中陶瓷釉料中, ,经过釉烧制得抗菌经过釉烧制得抗菌釉层生产抗菌瓷砖及卫生洁具釉层生产抗菌瓷砖及卫生洁具u也有采用溶胶也有采用溶胶- - 凝胶等技术凝胶等技术, ,给传统陶瓷表面涂上一层含银离给传统陶瓷表面涂上一层含银离子或铜离子等薄膜子或铜离子等薄膜, ,使其具备了使其具备了抗菌自洁功能。抗菌自洁功能。抗菌瓷砖抗菌原理抗菌原理： 当氧化钛经紫外线映照发作光学反应，生成过氧化氢和氢氧根来合成有机物，到达防菌除臭功能。局限性：局限性： 在光照不太充足时，氧化钛便难以发挥抗菌作用，由于抗菌瓷砖的运用过程和放置中，在许多状况下难以有足够的光照，从而使抗菌效果很难到

11、达预期效果。抗菌材料应用来自银系无机抗菌材料抗菌机理及应用银系无机抗菌材料抗菌机理及应用韩秀秀,何文,田修营,孙夏囡,韩姗姗 引人银、铜和锌等具有抗菌防霉性能的离子化金属离子化金属而制得抗菌玻璃,当其有水存有水存在在时会缓慢放出而发挥其抗菌机能。自清洁材料抗菌材料自清洁材料环境净化材料TiO2TiO2基基耐沾污涂料耐沾污涂料来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所自清洁材料原理该反应过程相当高效和洁净，该反应过程相当高效和洁净，并最终使得涂膜表面清洁。并最终使得涂膜表面清洁。来自自清洁涂料的发展自清洁涂料的发展 孙旭东, 张子勇 (暨南大学理

12、工学院材料科学与工程系, 广州510632)自清洁材料 可见，TiO2的光催化特性，在表面实现耐沾污的过程中起到了非常重要重要的作用。具体体现在两个方面两个方面：uTiO2TiO2可以光分解有机可以光分解有机污染物，将其转化为污染物，将其转化为CO2CO2、H2OH2O，直接获得耐，直接获得耐沾污效果；沾污效果；uTiO2TiO2光分解有机污染光分解有机污染物的同时，可以恢复基物的同时，可以恢复基材的超亲水性而达到耐材的超亲水性而达到耐沾污的效果沾污的效果来自自清洁涂料的发展自清洁涂料的发展 孙旭东, 张子勇 (暨南大学理工学院材料科学与工程系, 广州510632)自清洁材料发展 耐沾污玻璃耐

13、沾污玻璃 耐沾污涂层无需维耐沾污涂层无需维护，使用方便，有利于护，使用方便，有利于环保，符合低碳经济的环保，符合低碳经济的发展模式，耐沾污涂料发展模式，耐沾污涂料将具有极大的市场吸引将具有极大的市场吸引力和发展潜力。力和发展潜力。 开发具有憎水、憎开发具有憎水、憎油、耐沾污性能稳定、油、耐沾污性能稳定、施工方便并能用于不同施工方便并能用于不同材料表面的多功能耐沾材料表面的多功能耐沾污涂料污涂料优优点点发发展展方方向向来自自清洁涂料的发展自清洁涂料的发展 孙旭东, 张子勇 (暨南大学理工学院材料科学与工程系, 广州510632)自清洁材料作用机理作用机理超亲水耐超亲水耐沾污涂料沾污涂料超疏水耐超

14、疏水耐沾污涂料沾污涂料通过赋予涂膜表面超疏水特性，以达到排斥水滴和污物实现耐沾污效果利用其涂膜表面超亲水特性，在TiO2涂膜表面形成水膜，隔绝和阻碍污染物与基材的附着从而达到耐沾污目的。 这两类涂料均存在一些尚需解决的科学与技术问题，这些问题的解决以及发展新的耐沾污机理，并指导涂料的设计，将成为耐沾污涂料在今后理论和应用研究中的重要课题来自自清洁涂料的发展自清洁涂料的发展 孙旭东, 张子勇 (暨南大学理工学院材料科学与工程系, 广州510632)环境净化材料环境净化材料抗菌材料自清洁材料环境净化材料TiO2TiO2光催化水泥光催化水泥来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑

15、材料 邵宇 福州大学光催化研究所环境净化材料环境净化材料 利用活性炭、多孔活性炭、多孔陶瓷、金属网陶瓷、金属网等材料做载体载体，负载TiO2 光光催化剂催化剂，制成空气净化材料，可以作为空气净化器的核心部件，拥有光催化空气净化材料的净化器能够有效处理室内空气中的甲醛、苯等有害污染气体，净化室内空气。来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所环境净化材料环境净化材料应用应用u光催化技术还可以用于大气环境净化，日本一家大型光催化技术还可以用于大气环境净化，日本一家大型水泥公司和一家建筑公司合作研制出具有空气净化能力水泥公司和一家建筑公司合作研制出具

16、有空气净化能力的含的含TiO2TiO2光催化剂的光催化剂的水泥水泥，并将其铺设在路面上，以降，并将其铺设在路面上，以降解汽车尾气中的氮氧化物，据东京环境卫生局的测试，解汽车尾气中的氮氧化物，据东京环境卫生局的测试，铺设铺设TiO2TiO2光催化水泥的公路至少可吸收汽车尾气中光催化水泥的公路至少可吸收汽车尾气中1/41/4的的氮氧化物。氮氧化物。u美国洛杉矶市在交通繁忙的道路两边，铺设有加入纳美国洛杉矶市在交通繁忙的道路两边，铺设有加入纳米二氧化钛光催化剂的米二氧化钛光催化剂的混凝土地砖混凝土地砖，以净化氮氧化物，以净化氮氧化物，保障人体的健康。保障人体的健康。u日本大阪府也在大阪府临海线道路两侧设置了用于净日本大阪府也在大阪府临海线道路两侧设置了用于净化氮氧化物的光催化净化化氮氧化物的光催化净化混凝土墙混凝土墙。来自使用光催化技术的多功能建筑材料使用光催化技术的多功能建筑材料 邵宇 福州大学光催化研究所展望 在光催化技术领域里，光催化剂和光催化产品还存在一些在光催化技术领域里，光催化剂和光催化产品还存在一些问题，这些问题主要有：问题，这些问题主要有：u光能转化率低，仅能利用阳光中的紫外部分，在光能转化率低，仅能利用阳光中的紫外部分