隨著科學(xué)的發(fā)展，近年來新型建筑材料不斷問世，并廣泛運(yùn)用在樓宇的外墻裝飾上，從而增加了清洗難度，對傳統(tǒng)的清洗保潔、養(yǎng)護(hù)方法提出了新的挑戰(zhàn)。納米氧化鈦涂層不僅具有自潔性，而且能有效地阻擋了紫外線直接作用于暴露在陽光下的幕墻、廣告牌等有色涂料，減緩其退色而長期不易老化，讓建筑物保持清新靚麗。納米氧化鈦涂層還具有分解空氣中的有害氣體，起到凈化環(huán)境空氣之目的。據(jù)國外專家統(tǒng)計，1000平米的納米涂層相當(dāng)于70棵楊樹的空氣凈化效果。更主要的是納米氧化鈦?zhàn)詽嵧苛暇哂虚L效性，一次涂裝可使用8～10年。

1972年，日本人Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)TiO2半導(dǎo)體的非均相光催化作用，1997年，R. Wang發(fā)表了TiO2薄膜具有光誘導(dǎo)親水特性的論文，這兩個發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了TiO2超親水自清潔涂料的技術(shù)基礎(chǔ)，利用TiO2的光催化和光誘導(dǎo)超親水性實(shí)現(xiàn)對表面膜的自清潔作用。 

納米TiO2是一種N半導(dǎo)體材料，在充滿電子的價帶和由空穴組成的導(dǎo)帶之間存在一個禁帶，當(dāng)照射在納米TiO2薄膜表面的紫外光的能量大于禁帶寬度，納米TiO2價帶中的電子被激發(fā)，躍遷到導(dǎo)帶，同時在價帶形成空穴。導(dǎo)帶中的電子與空氣中的O2反應(yīng)生成超氧負(fù)離子（O2-）；價帶中的空穴與表面吸附的H2O形成羥基自由基（?OH）。羥基自由基具有強(qiáng)氧化性，能將吸附在納米TiO2涂膜表面的各種有機(jī)物降解為H2O和CO2。 

納米TiO2薄膜的光致親水性是紫外光激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對與表面TiO2晶體作用，在晶體表面形成均勻分布的親水微區(qū)和疏水微區(qū)，每個微區(qū)的寬度只有十幾個納米，一個水滴要遠(yuǎn)比親水微區(qū)大，因此可以在TiO2薄膜表面不斷鋪展。紫外光在TiO2薄膜表面形成的親水微區(qū)是不穩(wěn)定的，停止光照后，O2在TiO2表面的富集，使薄膜表面親水性逐漸衰減，水與表面的接觸角逐漸增大。再次有紫外光照射表面，又會有新的親水微區(qū)再次形成。作為一種理想的超親水自清潔涂層，就要盡量縮短光照射親水響應(yīng)時間，延緩暗處親水性衰減的速度。 通常情況下幕墻涂料表面的污染主要是吸附了空氣中懸浮的灰塵和有機(jī)物造成的，這種吸附在初期主要是由于靜電力造成的靜電吸附和范德華力造成的物理吸附。自清潔涂層受到紫外光照射后，納米TiO2涂膜表現(xiàn)出超親水性能，在涂膜表面形成化學(xué)吸附水和物理吸附水，吸附水的存在有利于消除涂層表面的靜電，消除靜電力。自清潔涂層表面形成的羥基是親水的，當(dāng)雨水滴落在涂層表面時，表面羥基與水之間形成氫鍵，氫鍵的作用力要遠(yuǎn)大于范德華力，因此水取代灰塵吸附于涂層表面，表面上原來吸附的灰塵被剩余的水帶走，而表面很難被水帶走的有機(jī)吸附物，在納米TiO2的光催化作用下被分解，形成水、二氧化碳和可以被水帶走的小分子物質(zhì)，從而達(dá)到幕墻表面自清潔的目的。

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