5nm光触媒是真的吗?
什么是纳米材料?
光触媒是指以纳米锐钛矿型二氧化钛(TiO2)为主要成分的光触媒。纳米材料一般是指至少一个维度达到纳米尺度(0.1-100nm),颗粒是指三个维度都达到纳米尺度,即粒径不超过100nm,可称为纳米材料。
那么我们如何判断和区分nano呢?
就粒径而言,可分为一次粒径和二次粒径(分散粒径)。由于纳米颗粒表面有很多悬挂键,非常容易团聚,所以二次粒径(分散粒径)一般大于一次粒径。纳米因为肉眼看不到,所以一般用激光粒度仪或电子显微镜观察。用激光粒度分析仪测量时,测量二次粒径,用透射电子显微镜观察时,测量一次粒径。
颗粒越小越好吗?
我们先来看看日本光触媒专利是怎么说的:
1995石原工业,100nm
2004年旭化成,不到200nm。
东芝2008年,10-100nm
住友化学2009年,分散体粒径为20-150nm。
2015托托,10-500纳米
这些企业都是日本乃至世界上最优秀的光触媒企业(当然不仅仅是光触媒)。从他们的专利来看,大部分日本企业都是做10-50nm的材料。他们为什么不做1nm的材料?
中华民族讲究中庸之道,凡事讲求平衡,既不偏左,也不偏右。越有钱的人越幸福。还是越简单越快乐?会不会有东西,越大越好?还是越小越好?任何事情都有两面性。有大有好有坏,有小有好有坏。
纳米光触媒粒径小有什么优势?追求小是因为小的比表面积会大,表面挂键增加,化学活性增加。例如,以球形颗粒计算,TiO2 _ 2在100nm的比表面积约为15.4m2/g,而在10nm的比表面积约为1540m2/g,在1nm的比表面积明显与颗粒尺寸成反比。这样,越小越好。
其实还有其他因素要考虑。
量子尺寸效应:当半导体的粒子尺寸等于激子半径时,带隙会变宽,吸收边蓝移。据说光触媒的粒径小于一定值时,吸收的光会更多紫外,在10nm时仍能吸收390nm,5nm时只能吸收360nm。不要小看30nm,阳光到达地表的紫外线(200-400nm)中,360-400nm波段的紫外线占全部紫外线的55.8%。也就是说,相比10nm,5nm会少吸收近55.8%的紫外光。小于10nm,吸收更多的紫外线,注意,这与可见光吸收的宣传背道而驰!
这是在能做出5nm的前提下说的。日本专利都规定了分散粒径,即二次粒径。因为一次粒子有多少并不重要,反正会重新组合成二次粒子。就算你真的做了1nm的颗粒,你能分离出来吗?那么热闹,就像磁铁一样,一见面就要聚在一起。所以没有人做到5nm的二次粒径是不科学的。