光催化劑又稱光觸媒，是一種以二氧化鈦（TiO2）為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。光催化劑在光的照射下，表面會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應，產(chǎn)生出氧化能力較強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原性能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和病毒的蛋白質(zhì)從而殺滅細菌，把有機污染物分解成無污染的水和二氧化碳，被廣泛應用到空氣凈化、水凈化、自凈化、殺菌消臭、防污防霧等領(lǐng)域。多功能光催化反應器

1、光催化劑在空氣凈化領(lǐng)域的應用二氧化鈦光觸媒作為環(huán)境凈化功能材料，主要因二氧化鈦所產(chǎn)生的氫氧自由基能破壞有機氣體分子的能量鍵，使有機氣體成為單一的氣體分子，加快有機物質(zhì)、氣體的分解，將空氣中甲醛、苯等有害物質(zhì)分解為二氧化碳和水，從而凈化空氣。日本從20世紀90年代開始，光觸媒空氣凈化產(chǎn)品被大量研制、開發(fā)，并投入市場。如光觸媒劑、空氣凈化器、陶瓷、板材等?！钢匕酢?/span>2019環(huán)境礦物材料創(chuàng)新發(fā)展大會專家介紹

（1）光觸媒劑光觸媒劑是光觸媒空氣凈化產(chǎn)品中最常用的一種，對它的使用主要是通過在建筑外裝、內(nèi)裝上噴涂光觸媒劑來達到凈化室內(nèi)外空氣的目的。光觸媒不僅可以用于室外，也可以在室內(nèi)借助熒光燈和LED等室內(nèi)照明達到同紫外光同樣功能的凈化效果。（2）空氣凈化器光觸媒空氣凈化器可以有效分解空氣中因家裝而揮發(fā)的有毒、有害物質(zhì)，達到凈化空氣的目的。目前，光觸媒空氣凈化器主要有適用于商場、學校、醫(yī)院、公司的空氣凈化系統(tǒng)，家庭用空氣凈化器，車載空氣凈化器，光觸媒空調(diào)等。近年，日本新干線部分車廂也安裝了光觸媒空氣凈化裝置，空氣凈化裝置內(nèi)置了氧化鈦涂層的多孔質(zhì)陶瓷以及作為紫外線光源的黑光，通過將其交互式多層排列，達到殺菌除臭的效果。（3）道路建材20世紀80年代，日本在大都市交通密集地段，定期在路面噴涂光觸媒劑，來快速分解汽尾氣中的有害物質(zhì)，達到凈化空氣的目的。目前，道路建設中具有凈化功能的道路建材，如涂料、水泥、防音壁、遮光板等也被陸續(xù)使用。杜高翔專訪：推動非金屬礦業(yè)升級，促進光催化材料應用 多功能光催化反應器

在中國，國家體育館、鳥巢、上海世博館等都通過噴涂光觸媒劑來凈化室內(nèi)環(huán)境和維護建筑設施的潔凈。2018年北京地鐵6號線全線嘗試進行光觸媒噴涂，以消除車廂異味。2、光催化劑在自凈化領(lǐng)域的應用二氧化鈦光觸媒代表性功能除了空氣凈化外，還有自我凈化的功能。由于光觸媒有較強的酸化力和超親水性，噴涂于物體表面，可形成光觸媒防霧涂層，同時由于其強大的氧化反應效應，可氧化掉物體表面的污漬，使被涂物具有自凈化功能。

（1）建筑外墻的自凈化在建筑外墻上噴涂光觸媒劑后，在太陽光的照射下能夠快速分解建筑表面的污染物和有害物質(zhì)，下雨時被分解的污染物隨著雨水被沖刷掉，從而保持建筑外墻的美麗和色澤，達到自潔的效果。（2）光觸媒瓷磚1998年日本專業(yè)陶瓷生產(chǎn)公司TOTO開發(fā)了具有自潔功能的光觸媒瓷磚，由于光觸媒的氧化分解能力，可以使空氣中細菌的數(shù)量大量減少，進而保證醫(yī)院的空氣質(zhì)量。光觸媒瓷磚不僅能殺菌、抗病毒，還能抑制異味、防腐、防污垢。（3）光觸媒玻璃即在玻璃表面涂上具有高光觸媒功能的薄膜，由于光觸媒的氧化功能和超親水性，能有效去除污垢，即使在雨天也能較好地保持玻璃的清潔。目前，光觸媒玻璃在日本應用較為廣泛，如日本中部國際機場、橫濱市水道局、商場、住宅大樓等都有安裝光觸媒玻璃的實例。此外，光觸媒玻璃還被應用到了汽車后視鏡、新干線列車的車窗上，不僅能保持汽車外觀的清潔美觀，還能保證雨天駕駛的安全。（4）光觸媒頂棚日本許多體育館、倉庫、車站通道的屋頂，商店、娛樂設施的遮陽棚，住宅平臺屋頂?shù)染捎霉庥|媒材料設計，即美觀又清潔。中國國家大劇院的頂棚，也采用了光觸媒技術(shù)，具有很好的清潔、防污等功能，自凈化效果非常明顯。3、光催化劑在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應用光觸媒在殺滅大腸桿菌、金色葡萄球菌、肺炎桿菌、霉菌等病菌的同時，還能分解由病菌釋放出的有害物質(zhì)。光觸媒空氣凈化功能、自潔功能可以使醫(yī)療環(huán)境長期保持清潔、干凈。其殺菌功能還可以抑制醫(yī)院、養(yǎng)老機構(gòu)等醫(yī)療設施、醫(yī)療器械的細菌繁殖。近年，在抑制癌細胞的生長、假牙清潔和牙齒美白方面也有光觸媒的貢獻。通過在患癌部位注入光觸媒微粒子，來抑制癌細胞的繁殖；在假牙中加入含光觸媒的溶液，被光源照射后，假牙上附著的污物被分解而變得干凈；牙齒美白方面，主要通過LED燈的照射，去除牙齒上的牙垢，達到清潔牙齒、去除細菌的目的。

4、光催化劑在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

（1）水果蔬菜保鮮

光觸媒在農(nóng)業(yè)方面的應用主要用于、和上。眾所周知，水果和蔬菜存放時間久了會變質(zhì)，這是因為，開始變質(zhì)的部分會釋放出能促進水果和蔬菜成熟老化的乙炔氣體，促進未變質(zhì)部位快熟變質(zhì)。如果使用光觸媒，能將乙炔氣體分解為二氧化碳和水，易于水果和蔬菜的長時間保存，保持其鮮度。使用光觸媒不僅可以保鮮，還可以抑制細菌、霉的繁殖，保持存放水果、蔬菜空間的清潔。

（2）養(yǎng)液栽培

應用養(yǎng)液培植蔬菜、水果是農(nóng)業(yè)栽培的常用方法，不僅能促進農(nóng)作物的生長，還能使瓜果、蔬菜避免病蟲害的侵蝕。養(yǎng)液栽培使用過程中最主要的問題是養(yǎng)液水的處理，如果不排水，循環(huán)使用會減少果菜產(chǎn)量；如定時排放污水容易造成環(huán)境污染。利用光觸媒處理循環(huán)水，建立去除對生長有害物質(zhì)的清潔系統(tǒng)，提高養(yǎng)液使用率，進而凈化環(huán)境。

（3）提高種子發(fā)芽活力

實驗發(fā)現(xiàn)，光觸媒產(chǎn)生的活性酸素能對種子發(fā)芽產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)過光觸媒劑處理的種子，其發(fā)芽率遠高于普通種子的發(fā)芽率，因此，在發(fā)芽率較低的草藥中使用光觸媒劑可大大提升草藥的收益率。

5、光催化劑在防臭消臭領(lǐng)域的應用

光觸媒的防臭消臭功能主要體現(xiàn)在汽車、衣柜、鞋柜等狹小、密閉空間空氣凈化的應用上。例如，汽車使用時間久了，車廂內(nèi)會產(chǎn)生異味；衣柜、鞋柜因空間密閉，時間久了也會有異味出現(xiàn)，利用光觸媒空氣凈化器可以有效消除車廂、衣柜、鞋柜的臭味異味，凈化空氣。多功能光催化反應器

在日本，光觸媒技術(shù)已被日本軌道交通列入車廂空氣治理的一種技術(shù)手段，新干線的吸煙室也裝有光觸媒除臭器，對車廂進行光觸媒除臭，以保證車廂空氣的清新。

6、光催化劑在水凈化領(lǐng)域的應用

除了抗菌消臭、防污的功能外，光觸媒還可以應用到水凈化領(lǐng)域。利用二氧化鈦光觸媒技術(shù)降解水中有機污染物，特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法難以處理時，光觸媒的凈化效果是非常明顯的。

但是，有效除菌的水凈化系統(tǒng)的開發(fā)較為困難，因為粉末狀二氧化鈦光觸媒遇水易分散，不利于回收。日本千葉大學研制開發(fā)的二氧化鈦光觸媒薄膜小球，將粉末狀二氧化鈦成膜于球狀金屬氧化物表面，可以將其與水分離，有效回收再利用。在日本千葉公園使用光觸媒薄膜小球進行污水凈化處理后，取得了較為明顯的效果。

光觸媒技術(shù)由于不消耗地球能源、不使用有害的化學藥品，而僅僅利用太陽光的光能等就可將環(huán)境污染物在低濃度狀態(tài)下清除凈化，并且還可作為抗菌劑、防霉劑應用，因而是一項具有廣泛應用前景的環(huán)境凈化技術(shù)。未來隨著光觸媒技術(shù)研究的深入開展，應用在建筑、家電、涂料、生活等領(lǐng)域的光觸媒產(chǎn)品會不斷增多，在水污染治理、醫(yī)療設施及器械、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應用將會引起關(guān)注，光觸媒市場前景可期。