光子-离子协同催化材料

(中国建筑材料科学研究院，北京100024)

一、内容介绍

自从A.Fujisima等人提出半导体TiO2的紫外光催化后，在波长低于500nm的可见光条件下，光催化得到了进一步的研究。起初用于抗菌材料、空气净化材料和污水处理，但不能用于制造H2等能源，效果不理想。因此，作者提出了二氧化钛和变价稀土的多波段光催化。本项目模拟自然界，利用太阳光的全波段性、含th稀土、变价稀土和TiO2光催化材料的特性，研究光子-离子协同反应，探讨光子催化反应机理及其应用前景。

(1)光子-离子和谐材料的制备

该材料由含0.5% Th的变价稀土和半导体氧化物组成，分子式为Th-Re3+，4+/(m b)。其中，re3+和re4+由三价铈和四价铈组成，M为蒙脱石，B为纳米TiO2或ZnO，辐射剂量为9 μ Gy/h..

(2)光-离子协同反应机理

伽马衰变发出的伽马射线是光子。当光子传输到物质的分子或原子时，物质中产生电子、离子和受激分子。它们会通过化学键断裂和离子分离反应快速产生自由基和中性分子。当光子穿透O2和H2O时，在其中产生电子、离子或自由基。光子的能量可以分解一个水分子，产生一定数量的电子。

二、光子催化和协同材料的应用

电子和离子作用下的各种光子和离子催化反应可以应用在很多方面:

1)增强活力:负电荷(e+蛋白质)促进新陈代谢；Ca2++2e → Ca沉积在骨骼上，提高体质。

2)减少自由基延缓衰老。

3)活化水、健康水(碱性水)杀菌抗菌；碱性水的还原可以除锈。

4)活化空气。

5)净化空气。

6)加强光合作用，促进植物生长:2h2o+hυ→ O2+4h+4e。

CO2+O2+4H++4e→C(H2O)+O2

7)预激活油和空气，以节能和减少浪费:

CmHnOp+hυ→(CmHnOp)++e

8)产生氢气和氧气。

从上面可以看出，光子、电子、离子技术可以应用于空气净化、抗菌材料、健康材料、能源材料。

三。识别、奖励和专利

该项目获得了2004年国家技术发明二等奖。在“抗菌、净化空气、产生负离子功能材料”的基础上，进一步研究其作用机理，提高其性能，并提出其在其他领域的应用前景。