第二个读baiersi
在使用计算机的过程中,免不了要和主板上的BIOS、CMOS打交道,下面介绍一下这方面的常识。
BIOS
BIOS,即微机的基本输入输出系统(Basic Input-Output System),是集成在主板上的一个ROM芯片,其中保存有微机系统最重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机上电自检程序和系统启动自举程序。在主板上可以看到BIOS ROM芯片。一块主板性能优越与否,在一定程度上取决于板上的BIOS管理功能是否先进。在BIOS中主要有:
1.BIOS中断例程
即BIOS中断服务程序。它是微机系统软、硬件之间的一个可编程接口,是计算机中最底层的软件,用于程序软件功能与微机硬件实现的衍接,对于同一计算机安装的各种不同的 *** 作系统,其BIOS都是相同的。可以认为,BIOS是各种 *** 作系统的共同部分。DOS/Windows/ Unix *** 作系统对软、硬盘、光驱与键盘、显示器等外围设备的管理都建立在系统BIOS的基础上。程序员也可以通过对INT 5、INT 13等中断直接调用BIOS中断例程。
2.BIOS系统设置程序
微机部件配置情况是放在一块可读写的CMOS RAM芯片中的,它保存着系统CPU、软硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。关机后,系统通过一块后备电池向CMOS供电以保持其中的信息。如果CMOS中关于微机的配置信息不正确,会导致系统性能降低、零部件不能识别,并由此引发系统的软硬件故障。在BIOS ROM芯片中装有一个程序称为“系统设置程序”,就是用来设置CMOS RAM中的参数的。这个程序一般在开机时按下一个或一组键即可进入,它提供了良好的界面供用户使用。这个设置CMOS参数的过程,习惯上也称为“BIOS设置”,也有称“CMOS设置”的。新购的微机或新增了部件的系统,一般都需进行BIOS设置。
3.POST上电自检
微机接通电源后,系统将有一个对内部各个设备进行检查的过程,这是由一个通常称之为POST(Power On Self Test,上电自检)的程序来完成的。这也是BIOS的一个功能。完整的POST自检将包括CPU、640K基本内存、1M以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS存储器、串并口、显示卡、软硬盘子系统及键盘测试。自检中若发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。
4.BIOS系统启动自举程序
在完成POST自检后,ROM BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软、硬盘驱动器及CDROM、网络服务器等有效的启动驱动器,读入 *** 作系统引导记录,然后将系统控制权交给引导记录,由引导记录完成系统的启动。
CMOS
CMOS(本意是指互补金属氧化物半导体,一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定值。CMOS可由主板的电池供电,即使系统掉电,信息也不会丢失。
CMOS RAM本身只是一块存储器,只有数据保存功能,而对CMOS中各项参数的设定要通过上面谈到的设置程序完成的。早期的CMOS设置程序驻留在软盘上的(如IBM的PC/AT机型),使用很不方便。现在CMOS设置程序固化在BIOS芯片中,在开机时通过特定的按键就可进入CMOS设置程序方便地对系统进行设置。
现在的CMOS RAM一般都有128字节及至256字节的容量。为保持兼容性,各BIOS厂商都将自己的BIOS中关于CMOS RAM的前64字节内容的设置统一与MC146818A的CMOS RAM格式一致,而在扩展出来的部分加入自己的特殊设置,所以不同厂家的BIOS芯片一般不能互换,即使是能互换的,互换后也要对CMOS信息重新设置以确保系统正常运行。
BIOS升级
现在奔腾级以上的主板上的BIOS大都采用电可擦新的Flsah Memory只读存储器为载体,这就为BIOS的升级带来极大的方便。
Flash Memory是一种新型非挥发性存储器,中文译名为快擦型存储器(有的也译为闪速存储器),是日本东芝公司于1980年申请专利,并在1984年的国际半导体学术会议上首先发表的,具备高速性,可以整块芯片电擦除、耗电低、集成度高、体积小、可靠性高、无需后备电池支持、可重新改写、重复使用性好(至少可反复使用10万次以上)等优点。
因此,利用Flash Memory存储主板的BIOS程序,则使BIOS升级非常容易。现在的Pentium、Pentium Ⅱ主板普遍使用Flash Memory制作BIOS芯片。
1.Flash Memory BIOS升级
目前名牌主板生产厂家如华硕、海洋等,为了用户升级BIOS的需要,一般都采取了以下措施:
(1)在主板上设置一个跳线,用来选择FLASH ROM状态,平时置于保护状态,使BIOS坚不可摧,要升级时跳至可改写状态,就可像写RAM一样更新BIOS。
(2)在随板附送的驱动程序盘中带有改写FLASH ROM的程序,可以方便地升级和备份
BIOS。
(3)经常编制出新的BIOS程序在市面上流通或放在因特网上供其主板用户下载。
?一般Flash Memory BIOS升级的过程
一般主板上有关于Flash ROM的跳线开关用于设置BIOS的只读/可读写状态。
(1)制作一张无CONFIG.SYS和AUTOEXEC.BAT文件的系统盘,并拷贝Flash ROM升级的工具程序。该工具程序一般由主板附带的驱动程序盘提供。Flash BIOS升级工具程序主要功能是:
◇保存原有BIOS数据(Save Current BIOS To File)
◇更新BIOS数据(Update BIOS Block From File)
◇其它功能(Advanced Features)
(2)准备好新版BIOS的程序数据。一般需要到Internet或BBS上下载。升级前检查BIOS数据的编号及日期,确认它比你使用的BIOS新,同时也应检查它与你所用的BIOS是否是同一产品系列,如:TX芯片组的BIOS不宜用于VX的主板,避免出现兼容性问题。
(3)关机后,在主板上找到主板上有关Flash ROM的读写状态跳线开关,将其设置为可写(Enable或Write)状态。
(4)用准备好的系统盘重新启动,并运行升级工具程序。
(5)首先选择保存功能将原BIOS数据保存到软盘上,存为一个文件,用于升级失败时恢复原有BIOS。然后装入新BIOS数据盘,选择更新BIOS数据,输入新BIOS的文件名,完成BIOS的升级。
注:有的BIOS升级工具只升级主要的模块,如果它发现新的BIOS与原BIOS有很大不同,会给予提示并建议使用相应选项对整个BIOS升级(包括BIOS启动模块和PnP ESCD参数区)。
(6)升级结束后,记着将主板上关于Flash EEPROM的跳线改回只读状态。
(7)重新启动,并进入BIOS设置状态,完成BIOS参数设置。
?不具升级条件的Flash ROM的升级
杂牌的主板往往就不具备上述三个升级条件,虽然用的也是流行的Flash ROM,却没有能置其为改写状态的跳线,于是Flash ROM跟老的ROM、EPROM没什么两样。没有驱动程序盘,没有改写工具,当然就更不会有新的BIOS程序供升级了。
一般可以借用其它主板的工具程序,如Award公司的小工具Awdflash.exe,全称是Flash Memory Writer V5.3.0,程序运行后,就显示出主板BIOS的内部代号和日期,然后询问升级文件的名称,键入名称后,程序会问是否要对现有的BIOS做备份,键入Y或N后(选Y则要求输入备份文件名),程序会再一次要求确认,确认后,程序就会先对现有BIOS做备份(如果刚才选的是Y),再开始写入新的BIOS。屏幕上会出现一个写入进度指示器,如果Flash ROM 处于不可改写状态或新的BIOS文件与主板不匹配,就会出现错误信息“Erase Chip Fail!”。
BIOS升级文件可以由同型号的新主板上备份得到,即用上述工具对新主板的BIOS做一个备份,拿来做为旧BIOS的升级文件。
最困难的就是这第三个问题。如何将Flash ROM置为可写入状态?一般主板的Flash ROM 有三种选择,5V、12V和可编程EPROM,按理说是不可以随便调整Flash ROM的类型的,此时可将跳线跳至EPROM档,开机后,即可运行升级工具程序。进度指示器走完之后,关机,跳线跳回5V,重启动电脑,BIOS更新完成。
注:关于升级BIOS需要注意:第一,要有匹配的升级工具和升级文件,不可乱用;第二,由于Flash ROM读出快而写入速度慢,故升级时需要十几秒时间,而在这段时间里决不可重新启动或关机;第三,BIOS升级后应该马上关机,把Flash ROM置回保护状态,以免BIOS被破坏。另外,Awdflash.exe运行时不能有Emm386及类似程序驻留内存。
2.BIOS升级失败后的处理
(1)有BIOS备份的处理方法
Flash BIOS升级失败往往导致系统瘫痪,无法启动。遇到这种情况,只能依靠BIOS中固化的BOOT BLOCK来恢复BIOS内容。
将BIOS升级用软盘插入启动软驱,开启计算机,然后运行BIOS升级工具程序,借助软盘上的BIOS备份,重写整个BIOS即可。
一些主板的BIOS BOOT BLOCK只固化了ISA显示卡驱动程序。如果你使用的是PCI显卡并且升级失败后开机无显示,应该考虑更换ISA显示卡试一下。
(2)无BIOS备份的处理方法
如果升级前没有BIOS的备份,BIOS升级失败,此时想用软方法恢复机器已经是没有下手的可能了,因为机器已经是彻彻底底的无法启动。碰到这种情况时该怎么办呢?
首先要找到同一主板型号的BIOS ROM,保证其中的BIOS信息与你的相同(因为采用别的 BIOS ROM一般都难以更新成功)。关掉电源,拔出主板上原有的BIOS ROM芯片,一定要非常小心,不要弄断了引脚;轻轻插入好的BIOS ROM芯片,不要插得太深,只要保证机器能启动就行;将主板上控制更新BIOS信息的跳线设置为有效(默认为无效,即保护状态);启动机器,让系统运行在实模式下,即内存不要驻留象HIMEM.SYS或EMM386.EXE这样的程序;拔出好的BIOS ROM芯片,插入“坏”的BIOS ROM芯片,此时不能关机,因为要利用驻留在内存中的BIOS信息(热拔插虽是维修的一大忌,但此时唯有出此下策了,不过只要细心,一般不会出问题);运行BIOS升级程序,然后按主板说明书规定的步骤进行 *** 作,直到提示更新成功为止。这时你还得注意看提示的更新字节数是否与你的BIOS ROM块容量大小相等(主板说明书都有此大小,如华硕的为128KB,即1FFF字节),若相等,一般更新都成功了;最后退出程序,关机再启动(不是热启动),只要启动成功,就宣布大功告成了。
CMOS设置
CMOS中存放着计算机硬件配置和设定的大量数据,是计算机正常启动和工作的先决条件。如果这些数据丢失或设置不当,轻则工作不正常,重则不能启动和工作。因此正确设置和保护好COMS中的数据,对安全使用计算机是至关重要的。
由于一种CMOS设置程序往往只适用于一类或几类主板,甚至同一型号的主板也可能会有不同的配置,所以读者还须活学活用、因地制宜。一般的主板说明书上都有较详细的CMOS(BIOS)设置说明,只要细心阅读,逐条消化,逐条完成设置,就可以最终完成全部设置,使系统正常高效地运行。下面就一些带共性的难以设置的参数作一些介绍。
1.主板上集成外设端口的设置方法
当前的微机主板上,集成了部分外设端口,下以AWARD BIOS设置程序为例作简单介绍。
旧主板上集成端口的设置一般分散在“STANDRD COMS SETUP”、“BIOS FATURES SETUP(或ADVNCED CMOS SETUP)”和“CHIPSET FEATURES SETUP(或ADVANCED CHIPSET SETUP)”中,在奔腾级以上的主板中的BIOS中新增了“INTGRATED PERIPHERALS”选项专门对板上集成端口进行设置。常见的选项如下:
◇ONBOARD FDD CONTROLLER 软盘驱动器接口
◇ONBARD PCI IDE ENABLE PCI IDE接口
以上两项分别用于设置主板上软驱控制器和IDE控制器的使用状态,其设置值可以选择Enable或Disabled。当软驱接在主板上的软驱接口或者硬盘、光驱接在主板上的IDE接口时,应该设置为Enabled;如果不使用主板上的软盘驱动器接口,要另外使用多功能卡上的接口,则该项应该设为Disabled。如果机器发生故障,怀疑主板上的接口电路有问题,可以把该项设置为Disabled,再加装一块多功能卡试一试。
◇IDE HDD BLOCK MODE 硬盘(数据)块传输模式
本项是指在每次中断时,一次传送设定的扇区数的数据,以提高访问硬盘的速度。只有当配置的硬盘支持块模式时,才能设置为块模式工作方式,否则应禁止按此模式工作,以避免硬盘访问出错。本参数的设定值在不同的BIOS版本中不完全相同,一般为AUTO/Optimal/Disabled。选择AUTO时,将按照硬盘自动检测功能的报告值作为数据传送的扇区数;若选Optimal则以最佳缺省设置值为该扇区数;若选Disabled则禁止本模式工作。有的BIOS版本中的选择值中给出了每次传送的扇区数,例如华硕P2L97AGP主板BIOS中的设定值有:HDD MAX、Disabled、2、4、8、16、32,其中的数字就表示可设置的扇区数。究竟设置什么值合适,应根据机器的配置而定,如果硬盘没有给出具体说明,不妨多试几次,就能找出合适的设置值。对于某些硬盘产品,设置为块传输模式时虽然工作速度较快,但有可能在与某些软件或硬件配合时出现问题,这时只能设置为Disabled。
◇IDE PIO MODE IDE硬盘接口的并行输入输出方式
PIO(Programmed Input/Output??可编程输入输出)是SFFC(Small Form Factor Committee——小形状系数协会)制定的一个宿主传输标准系列,分别为PIO MODE 1、PIO MODE 2、PIO MODE 3、PIO MODE 4、PIO MODE 5,每个标准的数据传输速率是不同的。在设置时要注意硬盘本身所支持的PIO MODE方式,才能正常工作。例如一个硬盘,其本身只支持PIO MODE 3(数据传输率为11.1MBps),但是在CMOS参数中被设置为PIO MODE 4(数据传输率为16.6MBps),结果频繁出现错误并且常常死机。重新设置为PIO MODE 3之后恢复正常工作。
在BIOS设置程序中,本项一般可设为0、1、2、3、4、AUTO,如果不了解硬盘的性能参数,可以先设为AUTO,然后再根据实际情况作进一步的调整。
◇ONBOARD SERIAL PORT或ONBOARD UART 主板上串行通信口设置
本项用来设置串口(即COM口)的I/O端口地址和中断通道号。目前奔腾级以上的计算机一般都有两个串口,需要分别设置。本项有自动设置,因为本项属于系统资源分配而且与设备性能关系不大,所以最好由系统自动设置,以免发生冲突。
手工设置时Port 1建议设为3F8/IRQ4(前者为I/O端口地址,后者为中断号)即COM1口,Port 2建议设为2F8/IRQ3即COM2口。如果要配置内置式调制解调器(MODE卡),则要将主板上相应的串口设为Disabled,将资源留给MODE卡。
◇ONBOARD PARALEL PORT 主板上并行打印口的设置
设置为378/IRQ7时为第一并行口,这是最常用的设置。应注意本项设置改变时可能会与声卡产生冲突,例如设置为278/IRQ5时会与一些常用的声卡发生冲突。
◇ONBOARD PARALLEL MODE或PARALEL PORT MODE 主板上并行口的工作模式
并行口的工作模式可以设置为标准模式(即Noraml或SPP模式)、EPP模式、ECP模式、EPP+ECP模式。
EPP(Enhanced Parallel Port——增强并行口)是由Intel、Xircom、Zenith和其它一些公司开发的一种并行接口标准,目的是在外部设备间进行双向通信。自1991年以来生产的许多笔记本电脑都配有EPP口。
ECP(Extended Capabilities Port——扩展并行口)是由Microsoft和Hewlett-Packard开发的一种并行接口标准。它具有和EPP一样高的速率和双向通信能力,在多任务环境下,它能使用DMA(直接存储器访问),所需缓冲区也不大,因此能提供更加稳定的性能。
ECP/EPP口可以支持300KB/sec的速率。1993年,EPP和ECP规格都纳入IEEE 1284标准。如果计算机配有ECP或EPP并行口,那么当用DCC(直接电缆连接)方式联网时,它大约可以达到10兆以太网速率的三分之一。
本项的具体设置值要视所连接的具体外设而定,只有主板和连接的外设都支持EPP或ECP时才能设置为EPP或ECP方式,否则会出现错误。例如一台喷墨打印机与主板上的并口连接,设置为EPP或者ECP方式时都经常出错,后改为Normal方式后,工作正常。原因是该打印机不支持EPP和ECP方式。
◇USB CONTROLLER
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NT(北方电讯)七大公司共同推出的新一代接口标准。采用Intel 82430VX和HX 及其以后的芯片组的主板可以支持USB规范,但目前,大多数用户尚没有使用USB设备,因此本项应该设置为Disabled。
2.PNP/PCI参数设置方法
各种主板由于使用的芯片组不同,因此有关PCI参数的设置有很大差别,下面介绍常用的参数设置。
◇PCI SLOT IRQ 设置PCI插槽中断请求号
本项可自动设置(Auto),也可人工设置。人工设置时可按主板手册中给出的值进行选择,但要注意避免冲突。一般可选自动设置。
◇设置PCI IDE接口中断请求号
设定与PCI相连的IDE中断请求号。例如PCI Primary IDE(主IDE中断号),PCI Second ary IDE(辅IDE中断号)。允许自动设置和人工设置。一般可选自动设置。
◇ PCI IDE TRIGGER TYPE或PCI IRQ ACTIVED BY 设置PCI IDE触发方式
这一项设置是对PCI总线中断控制信号取样方式的设置,一般有两种选择:Edge(脉冲沿触发)和Level(电平触发)。具体使用哪种方式可以根据PCI插卡有无特殊要求来决定。一般情况下如果PCI插卡无特殊要求,本项可设置为Level,即电平控制方式。
◇RESOURCES CONTOLLED BY 设置资源控制方式
本项用于设置系统资源的分配方式。可以选择自动方式(Auto)或者人工方式(Manual)。选择为自动方式时,IRQ和DMA通道均由BIOS自动检测和分配。选择为人工方式时,IRQ和DMA通道则由用户自行设置。一般说来,本项可以设置为自动(Auto)方式。
本项实际上要解决的是一个如何“分享”资源的问题。在PCI主板的设计中,往往让PCI 卡专门享用机内的某些中断资源。但实际上,使用ISA总线的插卡仍然不少,为了让原来的ISA总线插槽能使用中断资源,BIOS设置中对PCI总线可用中断就加入了像Legacy ISA这样的设置值,使中断资源可以完好地留给ISA总线使用。如果在机内安装某种ISA声卡或解压卡时,出现中断冲突,可以将总线可用中断设置为Legacy ISA或NA状态再试。有一些BIOS程序(如华硕T2P4)则直观地使用“Slot x IRQ”表示设定与第x号PCI槽相联系的中断通道,设置为某个中断号时表示该中断为该PCI插槽所用,设置为NA时则表示该PCI插槽闲置不用,当然也就不会占用中断通道。设置为Auto时则表示由BIOS自动分配中断通道号。在具体设置时,对于没有使用的PCI插槽应该设为NA,对于要使用的插槽可设置为Auto。
◇PCI IDE IRQ MAP TO
本项一般应设置为PCI-ATUO。在主板上插有非PCI总线的IDE(硬盘)卡时则有重要意义,因为如果设置得不对,可能造成插卡或系统不能正常工作。在主板上插有非PCI总线的IDE多功能卡时,可将本项设置为ISA或Map to ISA。
◇PRIMARY IDE INT#:A
◇SECONDARY IDE INT#:B
这两项用于设置两个IDE接口的中断优先权,A的优先权高于B。一般情况下Primary IDE (IDE 1口)选择A,Secondary IDE(IDE2口)选择B。
◇IRQ xx USED BY ISA(IRQ-X ASSIGNED TO)
本项用来设置某个IRQ通道是否只分配给ISA总线使用,xx为3至15。可选值为NO/ICU和YES。本项实质上是人工分配PCI与ISA总线占用的IRQ资源。除非确认某个ISA插卡使用IRQ x x,否则都应选为NO/ICU使IRQ资源自动分配给PCI和ISA总线上的插卡。
◇DMA x USED BY ISA (DMA-X ASSIGNED TO )
本项用来设置某个DMA是否只分配给ISA总线使用,x为1、3、5等。可选值为NO/ICU和YES。本项实质上是人工分配PCI与ISA总线占用的DMA资源。除非确认某个ISA插卡使用DMA x,否则都应选为NO/ICU,使DMA资源自动分配给PCI和ISA总线上的插卡。
◇PCI LATENCY TIMER
指PCI总线的响应延时,与主板的性能有关。各种主板的取值不同,可选择的设置值一般为32、64、128等,单位是PCI Clock。取值越小,响应速度越快。用户手册一般都给出一个适合于本机的缺省值,比缺省值大时会影响速度,比该值小时有可能造成PCI总线响应不及。
触媒是一个完整的词汇,其实就是日文当中催化剂的写法,光触媒这个东西正常的中文表述是光催化剂,如果是靠谱的光催化剂,那么在含有紫外光波段及近紫外段可见光的光线照射下,是可以有效分解各种大分子气体的,分解最终产物通常是二氧化碳和水,而且是几乎无差别分解。最近因为想增加一个光触媒相关的项目,从出院到今天大概一个月的时间一直在研究这个东西,查阅了包括国内,台湾和日本相关科研论文近两百篇,得出一个结论——光触媒真的是非常非常完美的一种存在。
当然,前提是你拿到的是确实有效的产品。而这个前提,在目前国内,实现起来非常困难。
那么一个有效的光触媒产品,它的核心成分和作用原理是怎样的呢?我是理论物理专业的,化学非常差,停留在一般高中生水准,就我对化学恶补之后对大量论文研究的结果看来,它简单的说起来是这么回事的:
(以下内容复制于相关文献,自己略作整理,作为我自己将要做出来的产品手册中间的一部分,语气夸张之处大家海涵,毕竟是给客户看的,不过内容基本都是真实的)
——科技史上震惊世界的光催化剂(Photocatalyst)效应,又称“本多—藤岛效应”,由日本的本多健一和藤岛昭两位学者发现。1967年本多健一教授和他的研究生藤岛昭在做金属的光合作用时发现, 用二氧化钛和白金作电极,放在水里,用光照射,即使不通电,也能够把水分解成氧气和氢气。现任东京大学教授的藤岛昭回忆说,他在观察到这一现象时,激动和兴奋得睡不着觉。植物的光合作用竟能在金属里如此简单地再现出来。利用阳光就可以大量产生清洁的氢能,这是多么有价值的技术!1967年他们联合发表了关于二氧化钛的氧化分解功能的论文,从此光催化剂效应便被称为“本多—藤岛效应”。但当时TiO2的光催化效率低,这项研究成果被搁置起来。90年代中期,现代研究已经了解,TiO2在受到阳光或荧火灯的紫外线照射后,内部电子——空穴对激励,产生具有强氧化分解活性氢氧(羟)基原子团。在光的作用下 可降解几乎所有的附着在氧化钛表面的各种有机物,如氢化物、氮氧化物、硫化物。但当时TiO2光催化剂的研究处于室验室阶段,一直制约了TiO2光催化性的活性增强。有关专家学者希望找到一种类似激光调光学倍频材料,将可见光、红外光变频一直是研究热点,也是多年来不能实用的根本矛盾所在。但随着纳米技术的发展,1999年由于纳米技术得到了突破性进展,TiO2(锐钛矿型)在纳米尺度下禁带宽度得到满足,从而根本解决了TiO2催化剂活性增强的问题。光催化剂终于正式登上了国际研究舞台。以日本,德国为首的世界经济科技强国投入了大量资源对这个领域进行研究。截至到2004年,联合国“未来太阳能利用”计划、美国的“星球大战”计划、日本“创造科学技术推进事业”计划、西欧“尤里卡”计划、以及我国的“纳米科学攀登”计划、“863”计划、“973”计划都将它列入重点研究开发计划。在这门学科上,全球的投入不下近百亿美元,而日本著名的东陶(TOTO)更是斥资2亿美元进行专利布局以期获得日本市场的领导地位。这样一个全世界科学家都为之奋斗的科学领域,发展至今日,终于走出常人可望而不可即的高科技应用领域,在日常应用领域方面也取得多方面的重大技术突破,2001年,光催化技术相关产品正式进入家庭日常生活,并在短短的半年时间,迅速席卷欧美及东南亚发达国家和地区,成为家庭重要消费产品之一,而且奇迹般的以年平均4.6%的速度递增。
就是说,这个东西不是忽悠出来的,它是化学史上的一个比较重要的发现,虽然最早发现这种东西的不是本多健一和藤岛昭,但是目前大家都默认这样描述了,我就不改了。一个可以用于有害空气治理的有效的光触媒产品,在目前的科技水平来说,它需要具备以下几种要素:
首先,核心成分是纳米二氧化钛,晶相为锐钛矿相。注意,金红石相和板钛矿相(或说无定型)不是理想的基材,特别是板钛矿相,那是完全不会有用的,原理在于晶格结构的不同,这里不做赘述。
其次,平均粒径要达到起码10纳米以内,好的通常在5纳米左右,因为粒径越小,比表面积越大,反应越密集有效。反之则反之。
再次,分散技术。因为纳米胶体容易发生团聚,一旦大量团聚,粒径的描述就不在有意义,活性几乎全失。
再再次,附着能力。光触媒这个东西,作为催化剂,具备众所周知的催化剂的一个伟大特性,那就是几乎永无损耗,那么理论上来讲,一次喷涂,终身有效,说可以传世也不为过,不过前提是它要还存在在那里,如果不能牢固的附着在家具或者墙壁或者任何别的什么你家里的古怪东西表面的话——你擦擦桌子它就脱落了的话——那是没有用的。
最后,它的光敏化技术要到位,一般的光触媒只能在紫外光波长以内发生反应,这也是不行的,因为日光只含有3%的紫外光,而节能灯,因为他们的发光机理我们不难知道,大多数的节能灯都几乎不含有紫外波段的光。那么一个光敏化技术不到位的不能在部分可见光起码400——500纳米波段的光之下反应的光触媒——即使它别的指标再好,对有害气体的防护效果也是无法值回票价的。
呐,产品要满足的关键要素就是以上几点了,接下来我们来看看光照到它上面之后发生了一些什么样的有意思的事情,换句话说,它为什么是有效的,不是忽悠人的:
补充对反应机理的文字描述:(不是完全涵盖的,一些专著上有更详尽和准确的描述,这个仅供参考。)
光催化剂一经光照,原料中二氧化钛的电子便会从价电带跃迁至导电带,在光触媒表面形成电子(e-)电洞(h+)对,带负电的电子与氧结合产生负氧离子(O2- ),带正电的电洞与水结合产氢氧自由基(.OH),这两者在化学上都是极不稳定的物质,当有机物质(碳氢化合物)接触到光触媒表面时,便会分别和负氧离子及氢氧自由基结合,重新组合成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。 这一连串的反应,化学上称为「氧化还原反应」。
透过氧化还原反应,当将光催化剂应用在生活、工作空间中时,便能有效分解气味分子和细菌、病毒等微生物,达到洁净室内环境、创造清新空气的效果,因此近十年来在日本,光催化剂已被广泛应用于居家环境和医疗院所中,此外经光催化剂加工的各类产品也成为医疗院所的最新选择。
那么如果喷涂了一个有用的光触媒产品,它有什么效果呢?
1空气净化
产品核心成分锐钛矿相纳米TiO2受光后生成氢氧自由基,与空气中有机物质反应后既生成无毒的无机物, 高效分解甲醛、苯、氨气等,将其转化成 CO2 和H2O, 氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物, 以及各类臭气等, 起到空气净化作用。TiO2在紫外光及500NM波长以下可见光激发条件下就可高效降解有害气体, 对室内主要的气体污染物甲醛、苯系物等的研究结果表明,本产品可有效地降解这些有机物, 净化空气。
2除臭
光催化剂对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有明显的除臭功效。其脱臭能力根据欧美国家权威实验室测试, 1cm2的光催化剂与高性能纤维活性碳比较, 其脱臭能力为后者的 150 倍,相当于 500 个活性碳冰箱除臭剂,且无二次公害。
3杀菌
光催化剂的超强氧化能力可破坏空气中细菌的细胞膜, 使细菌质流失至死亡, 凝固病毒的蛋白质,抑制病毒的活性, 对浮游于空气中的大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效,其能力高达99. 997%。且对于引发90%的气喘、过敏性疾病的罪魁祸首尘螨, 可完全除去。而且在杀菌的同时还能彻底分解由细菌尸体上释放出的有害复合物,这是所有杀菌剂都无法做到的。但TiO2微粒本身对微生物和细胞无毒性,已经被FDA认证,可作为食品添加剂使用。
4 防霉、防污
防止油污、灰尘等产生。霉菌、黄碱及铁锈和涂染面褪色等现象, 同样具有防止其产生的功效。
5 净化
具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能,且表面具有超亲水性,有防雾、易洗、易干的效能。
6 抗紫外线
由于光催化剂具有极强紫外线吸收能力, 并将这种光能转化为化学能, 因而, 具有抗紫外及防止褪色、老化等功能。
在日本,很多营业用车辆每月都要进行一次消毒工作 ,但是凡使用纳米二氧化钛光催化剂处理后的车辆,在5年内不必再做任何消毒工作。目前日本已有超过两万辆的汽车接受过光催化剂处理。新车出厂前使用光催化剂处理,可以有效除去新车刺鼻的味道及毒性,大大提高驾驶感受和健康保障。日产汽车的cima以及丰田汽车的carolla,其侧视镜就经过了二氧化钦处理,具有特殊的防雾功能 。
简单的说,它有很多效果,而且都是真实的。
最后我们再来说说那些富有中国特色的五花八门的触媒们,直接复制粘贴:
浅论冷触媒,空气触媒,暗触媒
随着光触媒这个新产品在中国市场逐渐升温,越来越多的人投入到这个领域中来,但是由于这个陌生的领域对大多数人来说太不可思议了,很多人对光触媒,纳米光触媒缺乏必要的了解。在纳米时代这个巨大的商机面前我们也发现有不少投机分子进入了这个领域,利用人们的不甚了解鱼目混珠。
在光触媒流行一段时间之后,市面上出现了冷触媒,空气触媒,暗触媒,风触媒等各类触媒,都号称自己的产品是光触媒的替代产品,是国际最新的产品,具有全世界领先的水准,那么这些产品与光触媒的关系到底是什么呢?
首先,我们要注意的是光触媒并非简单的一种产品,其实它是一个行业,一个学科,一个科学领域。从上个世纪70年代起,以日本,德国为首的世界经济科技强国投入了大量资源对这个领域进行研究。截至到2004年,联合国“未来太阳能利用”计划、美国的“星球大战”计划、日本“创造科学技术推进事业”计划、西欧“尤里卡”计划、以及我国的“纳米科学攀登”计划、“863”计划、“973”计划都将它列入重点研究开发计划。那么这样一门学科,全球的投入不下近百亿美元,而日本著名的东陶(TOTO)更是斥资2亿美元进行专利布局以期获得日本市场的领导地位。这样一个全世界科学家都为之奋斗的科学领域,我们很难想象为什么到了中国,随便一个注册资金不过百万人民币的小贸易公司都轻易的说一句,光触媒已经被淘汰了,我这个XX触媒是目前国际上最好的,不要光就能有完美的效果。我们注意到,光触媒的原理是利用光能转换成化学能进行,所以完全符合能量守恒的规律,其实是在太阳能或者电能利用的框架中的。那么所谓的冷触媒,空气触媒,暗触媒,风触媒又是什么来提供能量的呢?我们可以检索中国科技期刊文库,其中可以找到大量的光触媒的研究报告,但是冷触媒,空气触媒,暗触媒和风触媒的结果是空。而在google日本做相关的检索,也可以发现冷触媒,空气触媒,暗触媒 大都是出现在中国某公司的网站上,中国国家图书馆日文期刊检索也无法找到相关内容。因此我们很难想象就算这项技术是某个企业自主开发的,在这样单薄的技术背景下,它凭什么超越一门发展了30年的成熟技术。下面我们来一一分析这些特殊的“触媒”。
成分
首先,这些触媒几乎无一例外的都说自己的主要的成分是二氧化钛,我们知道二氧化钛是目前光触媒领域的明星材料。可能很多人会将它和光触媒混淆,可能正是这个原因,这些比光触媒牛百倍的触媒都选择了这个成分作为自己的主要成分。到目前为止,二氧化钛的学术研究没有任何人把研究归入以上这些触媒们中。
原理
光触媒的工作原理,从理论体系计算模型一直到实验室验证都有大量翔实的数据和内容,但是反观这些其他的触媒们,我们很难看到能够自圆其说的理论模型。空气触媒是依靠空气么?如果依靠空气的能量为真,那么到底是空气中的哪种成分?由于催化剂的永久性,空气触媒是否会在未来的某一天破坏我们的大气圈呢?冷触媒是依靠什么呢?是指在低温下就可以反应?可是现在的常温光触媒早已经面世了,是指低温提供能量?更加不可思议了,一般情况低温的能量总是更低的,可能是我们孤陋寡闻。暗触媒号称不需要阳光可以分解污染物,更加厉害了,这个什么都不需要,还强调暗就是说,我不是要光才能工作而是不要光才能工作?原理上的疑惑可能还要相关的技术人员来解释一下吧,不能让消费者在云里雾里吧。
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