“光觸媒”是日本開(kāi)發(fā)的純日本產(chǎn)基礎技術(shù)。只要受到紫外線(xiàn)的照射，從細菌到大氣中的有害物質(zhì)就都能夠分解。其應用范圍已經(jīng)拓展到了環(huán)境凈化領(lǐng)域，如生產(chǎn)出了免污墻壁和免污玻璃等。

　　“請比較一下。與普通玻璃相比，光觸媒玻璃顯然非常干凈”。

　　2003年3月，在峻工不久的位于東京汐留地區的松下電工東京總公司大樓前，該公司新業(yè)務(wù)推進(jìn)部的涂料業(yè)務(wù)推進(jìn)部門(mén)部長(cháng)高濱孝一非常得意地指著(zhù)玻璃窗向記者介紹。的確，從成排的玻璃窗來(lái)看，留有前一天大雨痕跡的玻璃和幾乎沒(méi)有污點(diǎn)的玻璃形成了鮮明對比。

　　實(shí)際上，這一大樓的部分窗戶(hù)采用了經(jīng)光觸媒加工的玻璃。這種玻璃受到陽(yáng)光照射后，就開(kāi)始分解污垢，下雨時(shí)，雨水會(huì )將分解的污垢沖洗干凈�？傊�，這是一種即使不用清洗也不會(huì )臟的優(yōu)點(diǎn)玻璃。

　　其優(yōu)點(diǎn)得益于光觸媒的兩大特性的組合運用。首先，如果向使用氧化鈦進(jìn)行表面加工的材料照射紫外線(xiàn)，就會(huì )發(fā)生“氧化分解”反應，將附著(zhù)在表面的農業(yè)生產(chǎn)體系物分解為水和二氧化碳。而且，當大量的水附著(zhù)于表面時(shí)，就會(huì )出現親水效果：不會(huì )凝聚成水滴、而是薄薄地擴散開(kāi)。通過(guò)這兩種現象，玻璃的污垢會(huì )被清洗得一干二凈。

　　光觸媒的這種“自我保潔效果”非常有效，所以近幾年高層建筑物在裝修中相繼采用了這一技術(shù)。2002年9月開(kāi)業(yè)的東京“丸之內大樓”就采用了經(jīng)光觸媒加工的外墻瓷磚。除保潔外，這種瓷磚還可以分解大氣中的有害物質(zhì)--NOx(氮氧化物），其效果相當于200顆楊樹(shù)。

純日本產(chǎn)基礎技術(shù)倍受矚目

　　光觸媒是在日本誕生的基礎技術(shù)。

　　光觸媒于1967年被發(fā)現。當時(shí)還是研究生的東京大學(xué)藤島昭教授在一次試驗中對放入水中的氧化鈦單結晶進(jìn)行了光線(xiàn)照射，結果發(fā)現水被分解成了氧和氫。這一效果作為“本多·藤島效果”而聞名于世，該名稱(chēng)組合了藤島教授和當時(shí)他的指導教師----東京工藝大學(xué)校長(cháng)本多健一的名字。由于是借助光的力量促進(jìn)氧化分解反應，因此后來(lái)將這一現象中的氧化鈦稱(chēng)作光觸媒。

　　一開(kāi)始，這一技術(shù)作為從水中提取氫的劃時(shí)代方法受到了矚目，但由于很難在短時(shí)間內提取大量的氫氣，因此在轟動(dòng)一時(shí)后迅速降溫。但20多年后，這一氧化分解效果再次受到關(guān)注。在東京大學(xué)的藤島研究室開(kāi)始了將氧化分解效果應用于除臭方面，九十年代開(kāi)始與東陶（TOTO）聯(lián)手展開(kāi)研究。此后，作為平衡菌落瓷磚，東陶推出了光觸媒型產(chǎn)品。

　　光觸媒產(chǎn)品在投入使用之前走過(guò)了曲折的道路。

　　這是因為在光觸媒的反應中存在“如果照射不到光線(xiàn)就無(wú)法產(chǎn)生效果的致命弱點(diǎn)”（東陶綜合研究所材料技術(shù)研究部部長(cháng)佐伯義光）。為克服這一弱點(diǎn)，技術(shù)人員反復試驗，結果發(fā)現，加入原本就有殺菌作用的銅及銀后，即使在光線(xiàn)昏暗的場(chǎng)所也可以保持同樣效果。

　　而且，在這一研究中還發(fā)現了水在氧化鈦的表面薄薄擴散的親水性能，并且發(fā)現只要加入硅就可以保持親水效果。通過(guò)反復研究，這一技術(shù)的應用范圍不斷擴大，連較初的發(fā)現人--藤島教授本人也說(shuō)“根本沒(méi)想到應用范圍會(huì )如此廣泛”。

納米級別的技術(shù)競爭日趨激烈

　　在開(kāi)發(fā)應用光觸媒反應的產(chǎn)品時(shí)，如何縮小氧化鈦薄膜的厚度并做涂層處理是其中的一大難題。這一薄膜越厚，催化劑的效果就越高，但如果厚度越薄，越接近于透明，產(chǎn)品的外觀(guān)評價(jià)就會(huì )越高，兩者互相矛盾。

　　成功開(kāi)發(fā)丸之內大樓采用的光觸媒瓷磚的東陶佐伯部長(cháng)回顧開(kāi)發(fā)過(guò)程時(shí)說(shuō)，“要想同時(shí)實(shí)現美觀(guān)和防污效果，就必須開(kāi)發(fā)無(wú)色透明的薄膜涂層技術(shù)”。在瓷磚上形成薄膜時(shí)，向表面涂布包含透明的釉和氧化鈦的液體原料。東陶開(kāi)發(fā)的技術(shù)是：在大約800度的高溫中燒制瓷磚，并覆蓋厚度200納米（1納米為10億分之1米）的高硬度氧化鈦膜。

　　與松下電工聯(lián)手開(kāi)發(fā)光觸媒玻璃的日本板硝子對向液體原料加入樹(shù)脂的配合比率、氧化鈦膜鍍在玻璃上時(shí)的溫度以及時(shí)機等細節上展開(kāi)了研發(fā)。在此基礎上，為了均勻涂布一定量的液體原料，改進(jìn)了機械的噴嘴部分，成功地形成了厚100納米的薄膜。

　　該公司玻璃技術(shù)部功能商品技術(shù)部門(mén)負責人田中齊介說(shuō)：“同時(shí)實(shí)現美觀(guān)和耐久性能非常困難，但總算開(kāi)發(fā)出了預期效果的產(chǎn)品”。

　　東陶率先投產(chǎn)了光觸媒瓷磚，此后在將這一技術(shù)應用于玻璃中時(shí)采用了更為嚴格的條件。該公司的目標是，通過(guò)玻璃表面的氧化鈦膜防止光的折射。佐伯部長(cháng)說(shuō)：“要想在不損害耐久性能及原有效果的同時(shí)，防止光的折射及反射，就必須將膜厚控制在20納米以下，并實(shí)現均勻涂布”。

　　因此，該公司使用5？10納米的細微氧化鈦粒子開(kāi)發(fā)出了通過(guò)滾軸狀的材料將膜粘帖在玻璃上的薄膜形成法。由此，不僅實(shí)現了膜厚目標，而且耐久性能也提高了一倍。佐伯部長(cháng)表示，“要想進(jìn)一步提高耐久性能，就必須制作進(jìn)一步提高氧化鈦粒子密度的薄膜。為了實(shí)現這一目標，我們將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)納米級別的涂層技術(shù)”。

　　目前，這些瓷磚及玻璃的價(jià)格要比普通產(chǎn)品高出2成左右。雖然也有人認為“如果考慮墻壁及窗戶(hù)的保潔成本，5年左右就可以補回差價(jià)”（日本板硝子的部門(mén)負責人田中），但是由于尚未完全證實(shí)與價(jià)格相當的性能，因此各公司的客戶(hù)并不象想像得那么多。

　　但是，眾多建材業(yè)界的相關(guān)人士認為，“今后市場(chǎng)肯定會(huì )因效果明顯的自我保潔用途而不斷擴大”。

　　據東陶介紹，目前光觸媒相關(guān)產(chǎn)品的國內市場(chǎng)規模達300億日元（約合金額20億元），正以年均20%的速度增長(cháng)。該公司的光觸媒相關(guān)產(chǎn)品的年銷(xiāo)售額為100億日元，但計劃“到2005年增長(cháng)1倍，達到200億日元”（佐伯部長(cháng)）。

當務(wù)之急是制定性能指標

　　關(guān)于光觸媒，較近人們對“可視光應答型光觸媒”表現出了濃厚的興趣。這種光觸媒在室內微弱的紫外線(xiàn)下也能發(fā)生反應。

　　可視光應答型光觸媒是在原有的氧化鈦中采取了促進(jìn)紫外線(xiàn)吸收的表面處理等措施，即使在室內光線(xiàn)下也可以進(jìn)行反應。從2001年開(kāi)始，已有多家制造商開(kāi)始投入使用，有的甚至應用在了內部裝修材料中。這些產(chǎn)品不僅可凈化室內空氣，還可清理導致出現辦公室癥候群的有害物質(zhì)-—甲醛。

　　不過(guò)，關(guān)于可視光應答型催化劑，也有人認為其反應水準尚未達到實(shí)用水平。松下電工的高濱部長(cháng)表示，“如果不進(jìn)一步提高性能，就很難信心十足地向客戶(hù)推薦”。東陶也持相同看法，目前正在推進(jìn)通過(guò)組合氧化鈦與在表面鑿有1？10納米的細微洞孔的陶瓷來(lái)提高吸收有害物質(zhì)的研究。佐伯部長(cháng)充滿(mǎn)信心地說(shuō)，“希望在3年內投入使用”。

　　如上所述，在現階段，圍繞光觸媒效果的分歧并不少見(jiàn)。由于沒(méi)有一個(gè)統一的驗證標準，因此“有的甚至堂而皇之地說(shuō)在無(wú)光線(xiàn)的場(chǎng)所中使用的產(chǎn)品也具有光觸媒效果”（某制造商的技術(shù)人員）。雖然以日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為中心的部門(mén)正在制定統一規格，但是，在目前情況下用戶(hù)只能憑自己的感覺(jué)來(lái)判斷產(chǎn)品的性能。

　　光觸媒有望使用于環(huán)境凈化用途，比如分解土壤中的有害物質(zhì)或改善河流水質(zhì)等。

　　東陶就有這樣一種構想，即通過(guò)組合只對特定物質(zhì)產(chǎn)生反應的抗體和氧化鈦，只吸附和分解有害物質(zhì)。佐伯部長(cháng)說(shuō)：“如果將組合抗體和氧化鈦的這一催化劑制作成數百納米左右的膠囊狀產(chǎn)品，就可以使用于水和土壤的凈化用途�？梢曰厥瘴接泻ξ镔|(zhì)的膠囊，在其它場(chǎng)所進(jìn)行處理”。

　　針對這種嘗試，藤島教授說(shuō)，“光觸媒是一種能夠解決環(huán)境問(wèn)題的潛力巨大的基礎技術(shù)。這一技術(shù)能夠從日本傳播到大部分國家，將是非常自豪的事情”。

　　但是，在象目前這樣沒(méi)有統一規格及指標的情況下，很難充分發(fā)揮這種技術(shù)所具有的可行性。從這一意義上，為了克服存在的問(wèn)題，眾多企業(yè)盡早構筑超越利益的合作關(guān)系是非常重要的。