纳米TiO2薄膜使玻璃实现“自清洁”功能

纳米TiO2薄膜使玻璃实现“自清洁”功能

九朋新材料：鲍工

生活中，我们经常会碰到各种由玻璃组成的物件，比如女生最常用的梳妆台，家里的窗户，汽车上的车窗，甚至是那些高楼大厦，外围的幕墙都是由玻璃组成。由于玻璃表面光滑，自然界的油性物质易结合灰尘粘附在其表面，所以玻璃表面很容易存在污渍，且单纯的水流无法清除干净。每当大扫除要清洗窗户的时候，如何快速、有效地把玻璃表面的污渍去掉，便是人们最大的烦恼，更不用提那一栋栋高楼大厦，满满的幕墙玻璃清洗起来更是一个巨大的工程。所以，为了解决这个问题，自洁玻璃应势而生。

建筑物的外墙护围（幕墙）

据全球自洁玻璃市场报告显示，全球自洁玻璃市场规模已从2014年的8360万美元增长到2017年的9490万美元。预计到2025年全球自洁玻璃市值预计将达1.347亿美元，市场年增长率将超过4.60%，可见，自洁净玻璃存在着巨大的市场潜力。

1．自洁玻璃的介绍

自洁玻璃，指自身带有清洁功能的玻璃，通过对普通玻璃表面涂镀纳米半导体材料，使玻璃表面在太阳光激发下具有降解附着在其表面的有机污染物的能力。其中作为一类最重要的纳米半导体材料，使普通玻璃具有自清洁功能的就是二氧化钛薄膜。由于二氧化钛在（紫外线）光能的作用下能够产生良好的光催化特性和超亲水性，将有机物最终氧化成CO₂和H₂O等无机小分子，再利用其超亲水特性，雨水在膜层上铺开，充分冲刷玻璃带走污染颗粒，从而使玻璃达到自洁的效果。

自清洁玻璃工作原理

超亲水性原理

2、二氧化钛的类别及比较

①纳米TiO₂与常规TiO₂的比较

纳米氧化钛光自洁、光催化、空气净化等性能。纳米TiO2（如CY-TA18）比常规TiO2（钛白粉）的光催化活性高很多，且纳米TiO₂粒子的粒径小，有利于得或失电子，具有更强的氧化和还原能力。常规氧化钛每克粉末的表面积小到忽略不计，而九朋新材料的纳米氧化钛CY-TA18每克的表面积可达100平方米以上，5纳米的CY05其表面积达到300-400平方米，每克氧化钛的表面积几千上万倍的指数级增加，使得纳米氧化钛（如CY-TA18）具备了常规氧化钛（钛白粉）没有的光自洁、光催化、空气净化等性能。

②纳米TiO₂粉体与纳米TiO₂薄膜的使用难点

纳米TiO₂粉体非常容易团聚，难以分散，使得纳米氧化钛的难以大量展开应用。为了解决纳米氧化钛的分散问题。针对该难题，九朋新材料开发了加入水或者溶剂中自分散的5纳米氧化钛CY05，以及纳米氧化钛透明水分散液CY-TA33等一系列纳米氧化钛水分散液、有机分散液和溶胶，使得纳米氧化钛的得以广泛应用。而纳米二氧化钛薄膜是利用一定的涂膜方法在衬底上涂覆一层纳米薄膜，通常使用氧化钛分散液涂覆，能够很方便地体现出光催化降解高分子有机物、异味有毒物如甲醛等，表现出很好的光自洁和室内空气净化效果，是健康生活和美化环境的上选。

3．纳米二氧化钛薄膜的制取方法

纳米二氧化钛薄膜制取的方法有很多，包括基于溶液-凝胶技术的制膜方法、物理或化学气相沉积法、电沉积法、活性纳米TiO₂粉末制膜法等。其中较简单易行的是活性纳米TiO₂粉末制膜法，九朋新材料的研究人员，通过制备高活性的纳米TiO2 粉末（CY05、CY-TA18等）或者氧化钛分散液，可均匀分散于有机成膜助剂中，形成纳米涂料，然后涂覆于基材上，再经干燥硬化后便可制得氧化钛纳米薄膜。

资料来源：

1.许浩,李志进.光催化自洁净镀膜玻璃的机理解析[J].上海建材

2.张艾丽,米有军.二氧化钛薄膜自洁净玻璃光催化活性的研究[J].江苏陶瓷

3.中国玻璃网