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光催化作用的发现:人类的大福星

2013年10月14日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1262字 ⁄ 字号 评论关闭

        516日,我的“梦幻之旅”开始,今日算是结束了。在这次旅行中,我见到了许多少年时代的伙伴与亲人,知道了不少事情。这次旅行也许将改变我的余生。

          大约在1995年,光催化作用(Photocatalysis)的发现,极大地提高了人类的生存质量。为什么这样说?请见:Photocatalysison
TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and SelectedResults
1995)。(注:TiO2代表二氧化钛。)

           该文宣布:At
interfaces of metal oxide
(金属氧化物)and
water
在光线的作用下表现出一种“the
lowest energy pathway
(通路)for
electron transfer
(电子迁移)”。虽然这种现象仅存在极短的时间(小于15
femtoseconds
,即百万分之纳秒,一纳秒等于一个微微秒)。总之,这种现象最终导致在TiO2表面附近的水分子(H2O)不断地分解为H+与自由氢氧基HO-或活态氧O(虽然它们存在时间极为短暂)。大家知道,后者的氧化还原能力极强。这就是所谓的“光催化作用”(或现象)。

          我们知道,只有少数几个自由氢氧基(HO-)是没有什么实际用处的,必须大量人工制造这种氧化还原物。那么,我们该怎么办呢?唯一有效的办法就是尽量扩大这两者相互有效接触的”表面积“。近年来,人们借助所谓的“纳米技术”做到了这一点。

           所谓“纳米”(Nano
meter
)就是一微米的千分之一,而一微米就是一毫米的千分之一。我们可以想见,一个纳米空间是何等的“渺小”。我们设法把TiO2(二氧化钛)做成纳米级的“颗粒”,使千百万个这种TiO2“颗粒”(总的表面积极大)暴露在日光之下,使其与水大面积接触,发生光催化作用,不断地催化(产生)出大量的氧化还原物(自由氢氧基等),而其自身却丝毫不会有任何“损耗”。

         我们进一步这样设想:将适量的纳米级二氧化钛“颗粒”均匀分布在室内墙壁上,在取之不尽的日光(或散射光)照射之下,使其不断地产生出HO-自由氢氧基。在这种情况下,任何室内悬浮在空气中的有机物(比如,细菌、病毒以及甲醛、苯、氨等有害物质)将不断地被氧化还原,最终变成无害的CO2H2O,使空气得以彻底净化,从而,造福我们全人类。

         这里的最关键问题是:纳米级二氧化钛“颗粒”如何制造?如何存贮?如何有效分布在于目标墙壁之上?注意:有害细菌的细胞膜一旦被氧化(所谓“穿孔”),里面的细胞质就会由此小孔“溶出”,使其逐渐失去“活性”,最终化为“乌有”(变成无害的水和二氧化炭)。

说明:细菌没有自主”意识“能够躲避最终被氧化的命运。在这种光催化作用环境中,它们(包括各种病毒)都是“倒霉蛋”!

我的愿望是:首先,在学校教室里面普遍使用“光催化剂”(纳米级二氧化钛),杀灭一切室内病毒,保护孩子们的身体健康(包括我的小孙孙)。此文写于“六一”国际儿童节之前。

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