研究人员开发出用于自清洁墙面涂料的氧化钛纳米颗粒

慧正资讯：来自维也纳工业大学和意大利马尔凯理工大学的研究团队开发了一种特殊的氧化钛纳米颗粒。它可以添加到普通市售墙面涂料中以建立自清洁能力。

纳米颗粒具有光催化活性。它们不仅可以利用阳光与空气中的物质结合，还可以在之后分解它们。墙壁使空气更清洁，同时也清洁了自己。以废金属为原料，生产新型墙体涂料。否则就得扔掉，并将落叶晒干。

定制墙面涂料以清洁空气

催化研究导致了一种新型墙漆，当暴露在阳光下时，它可以自我清洁，并以化学方式分解空气污染物。

室内空气中存在各种各样的污染物——从清洁剂和卫生产品的残留物到分子。这些是在烹饪过程中产生的，或由皮革等材料排放的。在某些情况下，这可能会导致健康问题，即所谓的“病态建筑综合症”。

“多年来，人们一直在尝试使用定制的墙漆来净化空气，”维也纳工业大学材料化学研究所的Günther Rupprechter教授说。“氧化钛纳米颗粒在这方面特别有趣。它们可以结合并分解多种污染物。 ”

然而，简单地将普通氧化钛纳米颗粒添加到涂料中会影响涂料的耐久性。正如污染物被纳米粒子降解一样，它们也会使油漆本身不稳定并产生裂缝。在最坏的情况下，甚至会释放出挥发性有机化合物，进而危害健康。经过一定时间后，油漆层会变灰并变色，最后必须更新。

阳光自清洁

然而，如果纳米粒子受到紫外线照射，它们可以自我清洁。二氧化钛是一种所谓的光催化剂，当暴露在合适的光线下时，这种材料会发生化学反应。紫外线辐射在粒子中产生自由载流子。

这会导致空气中截留的污染物分解成小部分并释放出来。这样，污染物就会变得无害，但不会永久附着在墙漆上。墙壁颜色长期保持稳定。

然而，在实践中，这几乎没有什么用处。用强烈的紫外线反复照射墙壁以驱动自清洁过程将是乏味的。“因此，我们的目标是修改这些粒子，使普通阳光也能引发光催化效应，”Rupprechter继续说道。

这是通过向氧化钛纳米粒子添加某些额外原子（例如磷、氮和碳）来实现的。结果，粒子可以收集的光频率发生了变化，普通可见光也可以触发光催化，而不仅仅是紫外光。

96%污染物降解

该研究的第一作者Qaisar Maqbool表示： “我们现在已经使用各种不同的表面和纳米颗粒分析方法对这种现象进行了详细研究。通过这种方式，我们能够准确地展示这些颗粒在添加到墙漆之前和之后的行为。 ”

研究小组将改性氧化钛纳米颗粒与普通的市售墙漆混合，并用含有污染物的溶液冲洗涂过的表面。随后，96%的污染物可以被自然光降解。

颜色本身不会改变，因为污染物不仅被束缚，而且在阳光的帮助下被分解。

以金属废料为原料

为了使这种涂料在商业上取得成功，避免使用昂贵的原材料也很重要。“例如，在催化过程中，使用铂或金等贵金属。然而，在我们的情况下，从任何地方都能轻易获得的元素就足够了，”Rupprechter解释说。

“为了获得磷、氮和碳，我们使用了橄榄树的干燥落叶，而用于氧化钛纳米颗粒的钛是从金属废物中获得的，这些金属废物通常被直接扔掉。”Rupprechter补充道。

这种新型墙漆同时结合了多个优点。它可以去除空气中的污染物，比其他油漆的使用寿命更长。由于可以从回收材料中获得，因此在生产中更加节省资源。进一步的实验正在进行中，并且打算将这种墙漆商业化。