光催化大全：從基礎到應用圖解

第1章為什么光催化的應用范圍在持續(xù)擴展？1
1.1光催化的廣泛應用2
光催化應用的無限可能性引起廣泛的關注2
以光催化國際研究中心為平臺3
利用光催化抗霉菌取得效果的“日光東照宮的油漆工程”5
日本特有的漆器也利用了光催化技術7
1.2光催化在醫(yī)療領域的應用9
利用光催化技術的手術室每年有數(shù)百間9
對癌癥和手足口病也有一定療效11
世界首例預防食物中毒的應用和“光催化滅蚊器”13
預防才是最好的治療！漂白劑及牙根種植體也用上了光催化14
1.3光催化在農(nóng)業(yè)和生物學領域的應用16
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效率和低成本16
將太陽光引入室內(nèi)18
光導管(液體光導管)18
可生成用于預防齲齒及抗癌的“稀少糖”20
1.4光催化在提高生活質(zhì)量方面的應用22
賓館、醫(yī)院、護理機構、保育院、二手車等行業(yè)使用的可見光高靈敏度光催化劑發(fā)展迅速22
光催化在預防花粉癥口罩、抗菌圓珠筆、地毯等商品上的使用也很普及23
利用希拉斯火山灰制作防污涂層25
從2020年東京奧運會到宇宙開發(fā)26
［作者縱談］光催化，終于登上了審定教材！30

第2章在建筑物和高樓上使用光催化大受歡迎的原因31
2.1建筑物外墻上采用不易臟的光催化瓷磚已成新常識32
丸大廈成為日本第一個使用光催化瓷磚的高層建筑！帶動了1000億日元的市場32
光催化瓷磚創(chuàng)造了住宅的美觀34
光催化瓷磚的住宅可去除NOx36
2.2活躍在高樓、工廠、教堂外墻的建材、裝飾材料38
TOTO公司將日本的原創(chuàng)技術傳播到世界38
空氣凈化能力相當于2000棵白楊樹的豐田工廠39
筆者私宅、岐阜大學、德國、中國、意大利光催化隨處可尋39
既美觀又降低了清潔成本的鋁材41
無需清潔維護的眼鏡店廣告牌41
2.3提升了帳篷膜材功能的光催化帳篷43
制造了東京巨蛋帳篷膜材的公司43
“四大特點”和網(wǎng)球場、足球場、棒球練習場44
八重洲出口的光之帆大屋頂、達拉斯10萬人體育館帳篷膜材在世界各地大顯身手45
胡夫金字塔也用上了光催化！48
2.4不易臟、不起霧的玻璃讓您始終視野清晰50
節(jié)水成功的中部國際機場和東京理科大學不起霧的玻璃50
盧浮宮美術館和學校等也使用光催化自清潔鋼化玻璃52
2.5活躍于室內(nèi)的可見光型光催化56
“可見光響應型”光催化在內(nèi)裝玻璃上的應用56
世界首例！日本制造抗菌、抗病毒玻璃56
抗病毒窗簾、高附加值壁紙、百葉窗58
可凈化室內(nèi)空氣的光催化空氣凈化器59
TOTO公司和筆者合作解決廁所問題的緣由61
光催化除菌消臭器“LUMINEO”62
［作者縱談］朝著“3F”努力！65

第3章在機場和新干線等場所如何普及光催化技術？67
3.1活躍在機場、空運貨物等航空場所的光催化68
中部國際機場內(nèi)17000m2的玻璃上采用了光催化技術68
抗流感病毒有效果70
世界首例光催化用于航空運輸71
3.2活躍在新干線等鐵路系統(tǒng)的光催化72
什么是陶瓷光催化過濾器72
活躍在“希望號N700系”吸煙室內(nèi)的光催化空氣凈化器72
站臺屋頂和白色帳篷74
“光催化涂料”使車站變美75
用于車站內(nèi)的廁所76
3.3光催化讓路面和道路周邊干凈整潔77
提高排水效果的高性能鋪裝道路77
凈化路面空氣的道路光清潔施工法77
無需特別維護管理的NOx削減法78
避免隧道擁堵，安裝光催化隧道照明器具79
對公路兩側的遮音壁、道路標識、廣告牌等大有用武之地80
“橋梁膜材施工”使高架橋下變成明亮歡快的休閑場所81
“橋梁膜材施工”的3大優(yōu)勢82
光催化車門后視鏡已成豐田高級車的標配84
［作者縱談］讀書是最好的靈感之源85

第4章光催化的6大功能及其日常系列產(chǎn)品87
4.1光催化的6大功能是什么？88
氧化分解能力和超親水性88
光催化的6大功能和轉折點89
世界首例用于普通住宅——筆者私家的光催化外墻!91
4.26大功能之①抗菌、抗病毒效果92
耐藥性細菌急增、持續(xù)高漲的病毒感染癥威脅92
既可抗細菌病毒又能分解去除有機揮發(fā)物93
防污、滅菌、防臭效果超群的光催化瓷磚96
可見光就OK！強抗病毒的光催化玻璃97
在新千歲機場、內(nèi)排國際機場大顯身手的“光催化薄膜”98
可見光響應型粉末漿料LUMIRESHTM及認證制度99
三維網(wǎng)狀結構的陶瓷片和空中浮游菌去除裝置100
不發(fā)生二次感染是最大優(yōu)點101
4.36大功能之②受哥白尼式轉折啟發(fā)誕生的除臭效果103
為什么氧化鈦不能分解大量的物質(zhì)？103
以微量的物質(zhì)為目標——哥白尼式轉折點104
延伸到紙、纖維制品、空氣凈化器的緣由106
過濾器和光源組合而成的大型光催化除臭裝置107
4.46大功能之③玻璃和鏡子的表面不易起霧的防霧效果109
何謂光催化的超親水現(xiàn)象？109
水的接觸角以及親水性110
超親水性就是接觸角幾乎為零111
不易起霧、不易臟的超親水性和氧化分解能力的合力并舉112
汽車的車門后視鏡和保命的彎道凸面鏡(道路反射鏡)113
4.56大功能之④通過自清潔達到防污效果115
來訪者突破10萬人的光催化博物館115
對“魔法實驗”將信將疑和“氫博士”的秘密116
超親水性實驗，體驗“光和水之美”117
反向思維將“失敗”變?yōu)榭捎?18
利用雙重自清潔效果降低成本！進軍1000億日元的市場119
4.66大功能之⑤光催化的水凈化效果121
地球上的淡水資源很有限121
不增加成本又安全的土壤地下水凈化系統(tǒng)122
70多座ADEKA公司綜合設備的解決方案123
軍團桿菌和二英統(tǒng)統(tǒng)分解！環(huán)保的凈水裝置125
利用太陽光處理農(nóng)業(yè)廢液！水稻耕作和番茄栽培也進入光催化時代126
有機物去除率幾乎100%，收獲與過去同等程度的番茄127
解決魚市上的“光復活現(xiàn)象”難題獲得安全潔凈的海水129
4.76大功能之⑥光催化的空氣凈化效果130
讓古羅馬帝國的塞內(nèi)加也苦惱的空氣污染問題130
既能去除NOx又能大幅降低成本的劃時代的系統(tǒng)是什么？130
［作者縱談］為什么說蒲公英是農(nóng)夫的時鐘133

第5章人工光合作用的最新常識135
5.1資源、能源、環(huán)境問題和光合作用機理136
什么是葉綠素的“Z型反應”136
化石燃料存在的兩大問題137
5.2光解水發(fā)現(xiàn)的震撼和光催化的誕生140
50年前成功實驗“光增強電解氧化”的原理140
光解水發(fā)現(xiàn)之前的相關科學史141
Nature上發(fā)表論文的緣由144
1974年元旦的《朝日新聞》頭版、“朝日獎”、“湯姆森路透引文桂冠獎”145
光催化劑的定義147
發(fā)現(xiàn)氧化鈦光催化制氫的局限性148
5.3迅速發(fā)展的人工光合作用的最新動向151
太陽能電池和水的電解混合系統(tǒng)151
引人矚目的金屬氧化物材料152
可見光也可以使水完全分解！單一體系和Z型體系153
日本引領二氧化碳的還原和資源化154
從大自然中學習，拓寬視野找到最優(yōu)解155
［作者縱談］湯姆森路透引文桂冠獎及論文被引用次數(shù)156

第6章反應機理和光159
6.1光催化反應的兩大主角160
氧化鈦的使用量反映一國的文化水準160
氧化鈦的制作方法162
硫酸法和氯氣法的原理163
光催化的氧化鈦是銳鈦礦型164
有效利用近紫外線是個打破常規(guī)的思路166
6.2氧化鈦是半導體的一種169
什么是半導體169
本征半導體和雜質(zhì)半導體170
氧化鈦是具有光活性的n型半導體171
6.3氧化鈦的能帶結構和光照效果172
半導體的能帶結構172
禁帶寬度和帶隙能量173
影響光催化反應的三個因素174
6.4氧化鈦的結晶形態(tài)和光催化活性176
氧化鈦是如何被發(fā)現(xiàn)的176
金紅石型和銳鈦礦型的禁帶寬度177
銳鈦礦型具有更高光催化活性的原因177
6.5氧化鈦光催化可利用光的波長179
什么是可見光、紫外線、紅外線179
氧化鈦的獨特性和普及推廣的理由180
6.6強氧化分解和還原的原理182
氧化鈦表面到底發(fā)生了什么182
氧化分解的原理182
還原的原理184
6.7為什么會產(chǎn)生超親水現(xiàn)象？185
親水性和憎水性的區(qū)別185
氧化鈦表面的結構變化引起關注186
6.8不易臟和不起霧的作用機制有什么不同187
防污效果的光界面反應和防霧效果的光固體表面反應187
自清潔是2個反應的合力作用188
6.9光催化具有多功能性的原因190
為什么多個行業(yè)接連進入？190
“本多-藤島效應”延伸而來的3個研究方向190
［作者縱談］外出講課給孩子們傳授科學的趣味性192

第7章光催化劑的合成方法193
7.1光催化劑的形態(tài)194
氧化鈦溶膠、鈦醇鹽、氧化鈦涂料194
7.2如何活用兩種表面涂裝工藝196
濕法工藝和干法工藝196
涂層工藝的選擇要點197
7.3涂層的核心在于黏結層200
利于保護光催化反應的二氧化硅中間層200
防止基材老化、提高黏接性的梯度膜202
7.4世界首塊光催化瓷磚是如何做成的204
最普及的光催化瓷磚204
光催化和抗菌金屬組合205
向外墻的自清潔建材延伸206
7.5光催化玻璃、后視鏡的制作208
光催化自清潔玻璃的制作208
被寄予安全駕駛厚望的 “防雨車門后視鏡”209
7.6凈化國際宇宙空間站的UV-LED光催化211
光源和光催化過濾器的模塊化212
UV-LED助力凈化國際宇宙空間站213
國際上快速發(fā)展的LED214
［作者縱談］伽利略、法拉第、巴斯德，向這些偉大的先人們學什么？215

第8章光催化技術的標準化、產(chǎn)品認證制度217
8.1日本(JIS)和世界(ISO)試驗方法的標準化218
JIS、ISO等標準化的制定現(xiàn)狀219
海外光催化標準化的應對221
8.2建立全日本體制！光催化產(chǎn)品的認證制度222
建立和完善健全的市場機制222
建立認證制度促進試驗方法的標準化222
安全標準和設置管理責任人的必要性225
認證流程和認證后的監(jiān)督活動226

【參考文獻】228

結尾——從中國古典名言中學習超越“死亡之谷”229

檢索詞231