纳米二氧化钛光触媒膜在高效节能灯具上的应用

■ 孙 玥

纳米二氧化钛光触媒膜在高效节能灯具上的应用

■ 孙 玥

任何灯具的使用环境都会对灯具造成污染，特别是工矿灯具，由于有机油气的存在，高效节能灯具反射器会很快受到污染，致使灯的光效降低。车间内灯的亮度变暗使工人的工作环境变坏，既容易出废品又降低生产效率。随着科技的发展，纳米二氧化钛（TiO2）光触媒膜的出现，为制造更高光效、更加持久耐用的照明灯具提供了条件，哈尔滨世光光电技术开发有限公司在该领域展开了积极的探索，并初步成功地实现了产业化。

一、光触媒膜的基本原理和实验效果

光触媒膜的材质是纳米二氧化钛（锐钛型）晶体矿，它是半导体材质，在385nm紫外光照射下，可以将绝大部分有机物降解成水和二氧化碳，前者会蒸发掉，后者会消散在空气中，这样大大减少了灰尘对反射器的附着机率，灯具的高光效会大大延长，同时减少了灯具的维护次数，节省维护费用，因此，对用户来说这种科技含量高的灯具是上乘之选。

下面以实验事实来说明纳米二氧化钛光触媒膜降解有机物的情况。我们选取的是有机物罗丹明和甲基橙的水相液体，无论采用水相液体还是油相液体，都必须具有亲水性。

两个玻璃试片，左边的是洁净片，右边的镀有纳米二氧化钛（锐钛型）光学薄膜，然后各滴上一滴水相罗丹明液体，之后出现两种情况，左边的是规则的圆状，而右边的呈散状（见图1），这说明纳米二氧化钛膜具有亲水性。

在阳光下照射3 5分钟之后，左边仍是规则的圆状，右边的则形状扩大，左上部的颜色变淡（见图2），这说明纳米二氧化钛光触媒膜在太阳光紫外光的照射下开始降解罗丹明。

再看图3，在镀有纳米二氧化钛（锐钛型）光学薄膜上滴一滴甲基橙水溶液，太阳光照射20分钟后成图4样，可以看到甲基橙基本上完全被降解，留下的少许痕迹是由甲基橙的水质和P H值没有达到标准所致。

再看一下两种不同材质的基片试件，玻璃上半部镀有纳米二氧化钛光触媒膜，下半部包上白纸（见图5），在它们上面都喷上一层甲基橙水液溶，然后用2 50 W金卤灯照射，灯挂高度距试件30—3 5厘米。20分钟后成图6样，玻璃上的甲基橙降解完了，而纸上剩下了明显的粉红色甲基橙。

二、在灯具反射器上实验

这一步实验成功之后基本上就可以进入实用阶段。高效节能灯具反射器是由复合材料经高温、高压模塑成型的，反射面是钻形结构，表面镀有光学镜面铝，在上面喷镀一层纳米二氧化钛光触媒膜，反射器的结构如图7：

现在分别用150 W、2 50 W、400 W金卤灯照射喷有罗丹明有机物液体的反射器。用150 W金卤灯照射5个多小时以后，原罗丹明图8样被降解成图9样：

用2 50 W全卤灯照射1小时2 1分钟以后，原罗丹明图10样被降解成图11样：

用400 W金卤灯照射10分钟以后，原罗丹明图12样被降解成图13样：

通过上面三个实验，初步得出如下结论：1.纳米二氧化钛（锐钛型）光学薄膜在一定强度的紫外光照射下，具有较好的光触媒作用，可以降解灯具反射器上的绝大多数有机物；2.降解的效率和紫外光强度有直接关系。

三、光触媒膜和基片结合牢固度问题

按照常规是用胶带纸做贴附后撕裂实验，光触媒膜不被撕掉既为结合牢固度合格。实验情况见图14、图15和图16：

图16是胶带纸被撕掉后的情况，可以看到光触媒膜一点也未被撕掉，结合牢固度合格。

四、纳米二氧化钛光触媒膜的抗高温实验

纳米二氧化钛光触媒膜抗高温达1000度以上，现在反射器上的是耐温较低的膜，它最适用于非封闭式灯具或散热功能较好的灯具。实验情况见图17、图18和是用400W金卤灯紧贴在反射器薄膜上（如图18），灯壳表面温度为400度，7个小时以后，反射器膜上有两处呈黄褐色（见图17），而镀有纳米二氧化钛光触媒膜的未发生任何变化（见图19）。由此可见，纳米二氧化钛光触媒膜适用于灯具，它除了具良好的光触媒功能外，抗高温和耐腐蚀也是其两大优点，这是其他任何灯具都不可比拟的。现在用的反射器膜系中的保护膜耐温虽然低点，但它的优点也很多，如耐酸、耐碱、耐盐的腐蚀，并具有减小灰尘和水附着的作用，所以它更适合在沿海地区应用，目前这两种膜成了较理想的灯具保护膜体系。

五、小结

目前，哈尔滨世光光电技术开发有限公司已正式将把二氧化钛光触媒膜应用于灯具上，早期用的膜系称为第一代灯具膜系，具有光触媒功能的膜系称为第二代灯具膜系。当前，尚待解决间题主要有两个，一是光触媒膜的厚度，它关系到有机物的降解效率问题；二是降解效率的直接影响因素是纳米粒子的尺寸，但它在哪个尺寸范围为宜尚不确定。公司也正在该领域积极寻求相关合作，以期在高效节能灯具领域作出自己的贡献。