近日，浏览网站看到，某某讲到“为了抬高售价，商家给产品贴上了各种“高科技”标签：……“除甲醛的负离子瓷砖”……不少消费者为这些云里雾里的高科技产品大掏腰包，殊不知自己花高价买入的却是一些伪科技产品。…但因为负离子瓷砖中的矿物质通常含有微量放射性元素，由放射作用产生负离子…”作为资深的材料研究人员，对此我有话说，觉得应该好好的正本清源一下。

   负离子能够分解甲醛，这个我认为是毋庸置疑的，我们很多的人知道光触媒——“二氧化钛”能够在光照下实现分解甲醛，但是，估计某人一定是在看到新生事物时忘记了本源，不知道其中具体原因——光触媒为何能够分解甲醛？！

    光触媒（锐钛矿型二氧化钛微纳米颗粒）能够起到分解甲醛的作用，是因为光触媒一经光照，二氧化钛的电子便会从价电带跃迁至导电带（图1），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-），最终通过和空气中的水（H2O）或者氢自由基（H+）等结合形成氢氧自由基（·OH）等基团；带正电的电洞与水结合产氢氧自由基（·OH）等基团，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，并最终被氧化成二氧化碳（CO2）和水（H2O）。这一连串的反应，化学上称为「氧化还原反应」。

图1 二氧化钛光触媒光照作用原理

    分析光触媒能够分解甲醛的实质是产生了电子（e-）电洞（h+）对，进而形成了氢氧自由基（·OH）或者超氧自由基（·O2-），才具备能够分解甲醛等有害气体的能力。那既然光触媒光照后产生的电子（e-）能够分解甲醛等有害气体，那么，为什么负离子瓷砖产生的负离子——电子（e-）就不具备这个功能呢？让人难于理解！

    其实，能够产生负离子的瓷砖，其负离子并不是瓷砖本身所释放出来的，这个基本的观念需要理解。通过瓷砖产生的负离子其在分解甲醛等方面的功效和光触媒是一样的。同时，由于负离子很容易被空气中的氧气等俘获，从而形成空气负氧离子，并没有大小负氧离子或者生态负氧离子之分，其结构应该和自然界产生的负离子一样。

    谈到负离子瓷砖，产生负离子的机制，从原理上来说途径只有一条——那就是电离靠近他的物质（空气、尘埃等），能够实现电离空气或者尘埃的办法，通常是强电场电离或放射性物质衰变释放α粒子电离空气等来实现。

    能够在微观领域产生强电场的材料，一般是“压电陶瓷”材料，压电陶瓷的两端受压时，会呈现带有不同电荷的反应（图2），如果将压透明电陶瓷研磨成超细颗粒（小于1微米）后，在瓷砖生产过程的淋釉环节中，将超细压电材料和釉料混合均匀后，淋在瓷砖的表面，利用烧制瓷砖过程中的高温，将压电材料颗粒分散固定在瓷砖表面（图3），同时，通过调节膨胀系数，使得压电材料的热膨胀系数略小于瓷砖表面釉料的膨胀系数，这样，在瓷砖烧成后，压电材料受到一个自然的压力，在受压条件下，其会在压电陶瓷颗粒的两端形成一个微型的电场，该微型电场能够电离靠近陶瓷表面的物质，使其产生正负离子。该类型负离子瓷砖产品的典型代表是广东芬芳陶瓷有限公司生产的芬芳负离子瓷砖。

图2压电陶瓷

图3 压电型负离子瓷砖原理

    通过采用放射性材料，通过放射性元素衰变释放的射线电离空气，形成正负离子，也是一种可行的方法。在此，肯定会有很多人谈放射性元素就害怕，其实放射性材料只要是明白了其应用范围，完全可以安全的应用于陶瓷中。

    首先，我们要明白一个简单的道理——所有的自然界物质，基本上都存在放射性，只是剂量的问题。我们每天都要接受来自地球本体的放射性元素辐射、来自太空的宇宙射线辐射、人工电器设备的电磁辐射等，我国现行辐射防护的基本剂量限值规定公众照射的年有效剂量为 1毫西弗，按照此规定量，一次X光检查，大约相当于1.2年的规定剂量，自然界的辐射量相当于2.4年的规定剂量，1次胸部CT大约相当于6.9年的规定剂量，一次全身CT大约相当于60-70年的规定剂量，由此来看，我们在正常生活中，接受到的辐射剂量远大于规定值，因此，辐射其实也没有想象的那么可怕！！

图4 日常生活辐射剂量

    α粒子是一种放射性粒子，由两个质子及两个中子组成，并不带任何电子，亦即等同于氦-4的内核，或电离化后的氦-4，He2+。通常具有放射性而原子量较大的化学元素，会透过α衰变放射出α粒子，从而变成较轻的元素，直至该元素稳定为止。由于α粒子的体积比较大，又带两个正电荷，有很强的电离本领，这种性质既可利用，也有可能带来一定破坏性，大量的吸入对人体内组织有一定破坏作用。因此，它的能量散失得较快，穿透能力在众多电离辐射中是最弱的，人类的皮肤或一张纸已能隔阻α粒子，α粒子释放出的放射性同位素在人体外部不构成危险。因此，如果能够合理的利用衰变过程中产生α粒子的放射性材料，利用其释放出的α粒子的强电离作用，同时，做到将该放射性元素完全固封在基材内，是完全可以被利用来制造负离子瓷砖的。

    自然界中衰变能够产生α粒子的放射性元素主要有：钋（Po）、氡（Rn）、钫（Fr）、镭（Ra）、锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）和铀（U）等；其中钍（232Th）由于其衰变周期长（140亿年），化学性质稳定，危害小，成本低，被广泛应用于：（1）电真空和照明工业，如煤气灯纱罩、电子管的电极材料、磁控管阴极等；（2）冶金工业：用作耐高温的钨钍合金、不锈钢焊条以及喷气式飞机和火箭技术中的镁钍合金等；（3）耐火材料：ThO2用于制造高级耐火坩埚和其他作业温度高达2700℃耐火材料；（4）化学工业：金属钍、ThO2及钍的其他化合物可用作化学工业的催化剂；（5）可作为核燃料使用；（6）医学放射性检查：二氧化钍胶体造影剂（含ThO2）等领域。因此，利用钍（232Th）衰变释放α粒子将空气电离，形成负离子是可行的，但关键是如何控制好量和使用方式。

    钍在生产瓷砖的原材料硅酸锆（或锆英砂）中，是一种伴生的元素，因此，瓷砖本身或多或少都含有钍，并且有一定的放射性（包含其他原料中的放射性元素产生的放射性），对此，国家也制定了相关的瓷砖放射性标准——GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》，标准中根据陶瓷产品放射性的不同将其分为 A、B、C三类，具体指标如下：

    A 类：同时满足 IRa≤1.0，Ir≤1.3

    B 类：不满足 A 类要求，但同时满足 IRa≤1.3，Ir≤1.9

    C 类：不满足 A、B 类要求，但满足 Ir≤2.8（其中：IRa为内照射指数，Ir为外照射指数）

    A类装修材料的放射性最低，其产销与使用领域不受限制。B类装修材料不能用在住宅、医院、学校等Ⅰ类民用建筑的内部装饰，但能用于Ⅰ类民用建筑的外部装饰及其它一切建筑物的内、外装饰。C类装修材料只能用于建筑物的外部装饰及室外其它用途。因此，如果能够将含钍（232Th）物质应用到瓷砖中，并且满足瓷砖的放射性为A类标准，其使用的范围将不会受到任何限制，并且还利用了钍（232Th）衰变释放α粒子将空气电离，形成负离子的特性，将瓷砖赋予了新的功能，是一个放射性元素合理利用的典范。

    目前，市面上售卖的负离子粉，含有大量的钍（232Th）化合物，其衰变产生的α粒子能导致大量负离子的产生，将其精选，加入到陶瓷原料中后，可制备出能产生负离子的瓷砖。如果该瓷砖能够符合国标中的放射性A类标准，完全可以被广泛使用，不需要谈放射性元素就否定科学。目前，诸多品牌负离子产品，均是采用含钍（232Th）的负离子粉来制备负离子瓷砖，只要是符合国家标准的产品，均可以放心使用。

    本人认为，负离子瓷砖的发展需要规范，企业要严格遵守瓷砖的各项基本国家标准，只有这样才能让消费者放心购买，才能让负离子瓷砖这一功能性产品得到广大消费者的认可。严格上来说，行业也无需再搞相关负离子瓷砖标准，只要遵照现有的国家标准执行就完全可以了。（作者系广东芬芳陶瓷有限公司董事长、华南理工大学材料学博士 胡大为）