首先,玛雅蓝纳米光触媒将甲醛等具有高活性反应基团的有机污染物分解,例如,将甲醛(HCHO)分解为二氧化碳和水;捕获苯系物,形成凝胶化反应,分解固化苯系物。
其次,在玛雅蓝纳米光触媒干燥固化以后,其中所包含的TiO_2发挥长效而缓慢的光催化作用,使室内空气质量得以长期保持。同时,玛雅蓝纳米光触媒与油漆、三聚氰胺甲醛树脂或脲醛树脂发生脱水缩合,抑制其裂解,防止再次释放裂解产物甲醛,捕获油漆表面苯系物的挥发,阻止苯系物对室内空气的污染。
① 光致电子跃迁(h )(e-)
锐钛矿晶型纳米TiO_2在光波的照射之下,表面发生电子跃迁,一个TiO_2表面“价电带电子(e-)”跃迁到“导电带”上成为活性电子,从而形成光电流,并使TiO_2表面留下缺电子的带正电的空穴(h ,hole)。反应式如下:
TiO2 hυ(E>Ebg) → (TiO2) e- h
② 自由羟基(·OH)的形成
空穴(h ,hole)为填充电子缺损,从空气中的水(H2O)夺取电子,生成“自由羟基(·OH)”。反应式如下:
H2O h →·OH(羟基自由基)
③ 超氧阴离子的形成
在第一步,光波的照射之下TiO_2表面“价电带电子(e-)”跃迁到“导电带”上成为活性电子,这个活性电子遇到空气中的氧气,反应式如下:
O2 e- → O2- (超氧阴离子)
④ 有机污染物的降解
自由羟基(·OH)具有极强的氧化性,反应能约为240Kcal/mol,其氧化能力仅次于高碘酸,比臭氧等典型氧化剂的氧化能力都要强,几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此,当自由羟基(·OH)遇到甲醛等有机化合物或者细菌、病毒等微生物的时候,将其氧化分解。反应速率非常快,约为原子态氧的1000倍,是臭氧的100万倍。以甲醛为例,反应方程式如下:
HCHO(甲醛) (·OH)→ H2O CO2
当不存在有机化合物时,氧化反应不会进行,自由羟基(·OH)就会聚合成为水和溶存氧,反应式如下:
4(·OH)→ 2 H2O O2
O2- (超氧阴离子)具有较强的氧化能力,反应能约为120Kcal/mol。当它遇到空气中的有机化合物,发生氧化反应。以氨氮类有机化合物为例,反应式如下:
NH3(含氮有机化合物) O2- (超氧阴离子) → HNO3(硝酸)