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利用TiO2纳米材料的光催化特性能够制成纳米光催化涂料。 经测试表明，其对氮氧化物、油脂、甲醛等物质具有明显的催化降解作用。 其中对氮氧化物的降解效率可以达到80%。因而对于治理大气中NOx，的污染有着重要的环保意义。 例如，将粒径为30nm的二氧化钛[80%为锐钛矿型，20%为金红石型，比表面积(50±15)m2/g(BET法)]未经处理而直接使用制得的涂料，其涂膜在室内自然光下，当NOx浓度增大时，降解率逐渐降低。 即使在室内很弱的自然光中紫外光作用下，采用纳米TiO2制成的光催化大气净化涂料对低浓度的NOx的氧化降解效果也很好，其涂料可用于室内空气净化。在室外（广州气候）自然条件下放置8个月后，该涂料对空气中NOx的氧化降解作用降低很少，大约只降低2%-3%；涂层外观无变化，说明该类涂料对污染物的降解具有很好的持久性。 纳米TiO2涂料的光催化净化大气机理在于锐钛矿型二氧化钛具有较高的光催化氧化能力，其禁带宽度为Eg=3.2eV，相当于波长为387nm光的能量，这正好处于紫外区。 所以，以TiO2作为催化氧化反应需紫外光源，例如太阳光、卤钨灯、汞灯等。在紫外光作用下它的价带上的电子被激发到导带，而在价带上产生空穴，其过程是TiO2在紫外光照射下，产生自由电子空穴对，它们使空气中的氧活化，产生活性氧和自由基。活性氧和·OH自由基具有很高的反应活性，当污染物吸附于其表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，从而达到消除污染的目的。 如下图所示：
由于光催化涂料去除NOx的效率显著，曾经得到广泛的研究，但达到实用阶段的较少。主要原因是光催化涂料是透明的，直接涂装在底材上装饰性差。如果底材是有机材料，在UV光的照射下，透明的光催化涂层与底材的界面产生光催化反应，使有机物质产生分解，造成底材被破坏。由于这些原因阻碍了光催化涂料的应用。 有专家研制了复合涂层结构，其主要原理是使用具有光催化作用的专用水性无机涂层（很耐紫外光）。这样一是能够使光催化涂层不与底材直接接触，保护底材；二是中间层是色漆，可根据需要设计颜色，解决了装饰性问题，使光催化涂料具有实用性而得到应用。
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