化学词典介绍二氧化钛的防晒原理及其功能。说到二氧化钛，你可能很奇怪，但你应该知道夏天的防晒霜。二氧化钛与防晒霜密切相关，因为二氧化钛具有防晒效果。二氧化钛的防晒原理是什么，它还有什么作用？
二氧化钛防晒原理
紫外线根据波长的不同分为短波区190～280nm、中波区280～320nm、长波区320～400nm。短波区紫外线能量最高，但离臭氧层时被堵塞。因此，中波区和长波区紫外线通常会对人体造成伤害。
由于二氧化钛具有高折射性和高光活性，因此具有较强的抗紫外线能力。其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关：当粒径较大时，紫外线的屏障主要是反射和散射，对中波区和长波区紫外线有效。防晒机制简单，一般物理防晒，防晒能力弱；随着粒径的降低，光线可以通过二氧化钛颗粒表面反射长波区紫外线，散射不明显，中波区紫外线的吸收能力显著增强。其防晒机制是吸收紫外线，主要吸收中波区紫外线。由此可见，二氧化钛对不同波长紫外线的防晒机制不同，长波区紫外线的屏障主要是散射，中波区紫外线的屏障主要是吸收。
由于粒径小、活性大，纳米二氧化钛不仅能反射、散射紫外线，还能吸收紫外线，从而对紫外线具有更强的阻隔能力。
紫外线二氧化钛的吸收机制可能是[2，4]：纳米二氧化钛的电子结构由价格电子带和空轨道形成的传导带组成。当它暴露在紫外线下时，它比它更宽(约2.3eV)能量大的光被吸收，使价格带的电子被刺激到导带。因此，价格电子带缺乏电子，形成易移动、活性强的电子2空穴。一方面，这种电子2空穴可以在各种氧化还原反应中重新组合，以热量或荧光的形式释放能量。另一方面，它可以分解为自由空穴和自由电子，在晶格中自由迁移到晶格表面或其他反应场所，并立即被表面基团捕获。通常，二氧化钛会激活表面水，产生表面羟基，捕获自由空穴，形成羟基自由基，游离自由电子很快就会与吸收的氧气结合产生超氧自由基，从而杀死周围的细菌和病毒。由此可见，紫外线照射、表面水活化程度和吸氧率是二氧化钛光活性的三个基本条件。纳米二氧化钛吸收紫外线后会产生自由基，从而加速皮肤老化，对皮肤造成伤害。因此，在使用纳米二氧化钛作为防晒霜时，应从削弱或消除三个基本条件开始，以削弱或从根本上消除其光活性，从而降低其危害。
二氧化钛的作用
1、气体净化 环境有害气体可分为室内有害气体和空气污染气体。室内有害气体主要包括装饰材料释放的甲醛和生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢和氨。TiO2可以通过光催化分解氧化吸附在其表面的物质，从而降低空气中物质的浓度，减少或消除环境不适。空气污染气体主要是由汽车尾气和工业废气引起的氮氧化物和硫氧化合物。利用纳米TiO2的催化作用，将气体氧化成蒸汽压低的硫酸和硝酸，在降雨过程中去除，从而达到减少空气污染的目的。在房间、办公窗玻璃、陶瓷等建筑材料表面涂抹TiO2光催化膜或在房间内放置TiO2光催化设备，可有效降解污染物，净化室内空气。
2、采用纳米TiO2开发的抗剥离光催化板可以有效地去除空气中的NOx气体，薄板表面产生的HN03可以被雨水冲走，以确保催化剂活性的稳定性。
3、抗菌除臭 抗菌是指纳米TiO2在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭。TiO2光催化剂对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有很强的杀菌能力。当细菌吸附在纳米二氧化钛涂层的光催化陶瓷表面时，TiO2产生的活性超氧离子自由基(O2-)和羟基自由基受紫外光刺激(·OH)能穿透细菌的细胞壁，破坏细胞膜质，进入细菌，防止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌，抑制细菌分解有机物产生气味物质(如H2S)、SO2、硫醇等)。因此，纳米TiO2能净化空气，具有除臭功能。
4、化妆品 近年来，氟利昂气体的随机排放破坏了臭氧层。臭氧层的减少会增加地球表面的紫外线，从而增加皮肤癌的发病率。因此，开发紫外线防护剂的要求越来越高。纳米TiO2具有粒径小（透明）、活性大、吸收紫外线能力强、消色力好、遮盖力强、色调清晰、无毒、无味、易分散性好等特点，决定了纳米TiO2在化妆品领域的重要地位，广泛应用于化妆品中。纳米TiO2可以稳定均匀地分散在化妆品中，利用其对紫外线的吸收，可以防止聚合物链的降解，减少自由基的发生，从而达到防止阳光老化的效果。
责任编辑：qxl
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