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纳米技术在染整生产中应用的探讨
杨栋梁
一、前言
纳米材料的应用在最近几年来，十分频繁地出现在一些技术人员日常交谈中，而纳米技术也似乎已走进了人们的生活，例如小鸭集团推出的纳米洗衣机，海尔集团推出的纳米电冰箱，以及众多工厂推出远红外保健内衣等等。
其实，人们应用纳米材料的源头可追溯到1000年以前，如利用燃烧蜡烛的烟雾制成碳黑作为墨的原料或着色剂，就是最早的纳米材料雏型；我国古代铜镜表面的防锈层，经检验证实为纳米级SnO2颗粒构成的。
而人们自觉地研究纳米材料，使之逐步形成为一门新兴的材料科学，是二十世纪六十年代才开始的。
最早由1959年诺贝尔物理奖获得者费曼提出"操纵"原子的构思以制备纳米材料。
长期以来，在纳米材料的研究开发中，无法直接观其真面目，直到1982年扫描隧道显微镜发明后，人们才有窥测纳米材料的工具，由此诞生了纳米学。
从此纳米技术以极其迅速的速度渗透到各个领域，形成了纳米材料学、纳米电子学、纳米医药学……等。
自1990年7月在美国巴尔基摩召开第一届国际纳米科学技术会议上，正式确认为纳米材料材料科学的一个新的分支，使纳米材料的研制和应用进人了一个新阶段。
到1999年纳米技术已逐步走向工业化。
综观目前纳米材料的研究和应用，美国、日本、德国、俄罗斯、英国、法国、荷兰、加拿大等国处于世界领先地位，其中美国是最早开始研究纳米技术的国家之一。
美国科学技
术委员会于2000年3月正式向美国政府提出报告：
称纳米技术将成为二十一世纪前二十年的主导技术，是下一次工业革命的核心。
克林顿政府迅速作出反应，于7月间在原批准的研究经费5亿美元基础上，又增加了三倍拨款。
其他德、日、英、法等国也将纳米研究列入国家重点研究项目。
1992年我国将纳米材料科学作为重大基础研究列入国家攀登计划。
纳米材料是全新的超微固体材料，一般粒径小于1OOnm（10-9M）的超微颗粒称为纳米微粒。
由于它的超细化和极大的表面活性，具有传统材料所没有的优越性，是当代高科技应用研究的热点之一。
在纺织工业也应有它用武之地，如开发新原料、新产品等方面。
例如增加织物的功能性，如抗紫外线和红外线，抗菌防臭和消臭等，本文拟对此作些探讨和分析，就教于诸同好。
二、纳米材料的结构、制备与特性
晶粒尺寸至少在一个方向上为0-lOOnm的材料称为三维纳米材料，具有层状结构的材料称为二维纳米材料，具有纤维结构的称为一维材料，具有原子簇和原子束结构的称为零维材料。
纳米材料的组成有金属合金及其氧化物纳米材料，无机纳米材料、有机纳米材料和纳米杂化材料等几种。
按纳米材料内部的有序性而论，则有结晶纳米材料及非结晶纳米材料。
目前纳米材料制备的方法有三种：
固相法、液相法和气相法。
固相法是在干燥的球磨机内粉末颗粒经重复的研磨，制得的颗粒粒径较大，约为1OOnm左右。
液相法有沉淀法、喷雾法、水热法（高温水解法）、溶剂挥发分解法和溶胶——凝胶法等。
如溶液沉淀法制备的纳米粒子粒径较小，适于实验室少量制备。
气相法有低压气体中蒸发法（气体冷凝法）、溅射法、流动液面上的真空蒸发法、混合等离子法、激光诱导化学气相沉积（LICVD）等，适于大量制备、且粒径较小的纳米微粒。
纳米材料是由极细的晶粒和大量处于晶界与晶粒内部缺陷中心的原子所构成的纳米级微粒的集合体，其性能与同组成体相材料有十分显著的差异，又不同于单个分子的特殊性能，而成为介于分子和体相材料的中间体，研究这类中间体为对象的一门新学科即纳米科学。
而纳米微粒是由数目较少的原子和分子组成的原子群或分子群，其占很大比例的表面原子是既无长程序又无短程序的非晶层；而在粒子内部，有存在完好的结晶周期性排列的原子，不过其结构与晶体样品的完全长程序有序结构不同。
正是纳米微粒的这种特殊结构，导致纳米微粒的奇异的表面效应和体积效应，并由此产生了许多纳米材料与普通材料不同的物理化学性质。
（1）表面效应（表面和界面效应）
纳米材料的表面效应即纳米微粒表面原子与总原子数之比随纳米微粒尺寸的减小而大幅增加，粒子的表面能及表面张力也随之增加，从而引起纳米材料性质变化。
固体颗粒的表面积与粒径的关系为:
Sw=k/ρ·D
Sw；比表面积（m2/g）；ρ；粒子的理论密度；
D；粒子平均直径；k；形状因子。
由上式可知，随颗粒尺寸的减小，粒子的表面积迅速增加，其变化规律大体如图l所示：
例如，粒径为5nm的SiC比表面积高达30m2/g；而纳米氧化锡的比表面积随粒径的变
化更为显著，lOnm时，比表面积为90·3m2/g；5nm时，比表面积增加到181m2/g；而当粒径小于2nm时，比表面猛增到450m2/g。
这样大的比表面积使处于表面的原子数大大增加，这些表面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子有所不同，存在着大量的表面缺陷和许多悬挂键，具有高度的不饱和性质，因而使这些原子极易与其它原子相结合而稳定下来，具有很高的化学反应活性。
另外处于高度活化状态的纳米微粒的表面能也很高。
例如，lOnm的铜粒子表面能为9.4×lO4J/mol，5nm时为1.88×1O6J/mol;而lOnm氧化锡的
表面能高达4.08×lO5J/mol，5nm时为8.17×lO5J/mol，2nm时为2.04×1O6J/mol。
这样高的比表面积和表面能使纳米微粒具有很强的化学反应活性。
例如，金属纳米微粒在空气中会燃烧，一些氧化物纳米微粒，暴露在大气中会吸附气体，并与气体进行反应等。
另外，由于纳米微粒表面原子的畸变也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化，所以纳米材料具有新的光学及电学性能。
例如，一些氧化物、氮化物和碳化物的纳米微粒对红外线有良好的吸收和发射作用，对紫外线有良好的屏蔽作用等。
值得指出的是纳米微粒的高表面能使得颗粒间的吸附作用很强，容易聚集，难以稳定保存，这也是目前制造纳米材料遭遇的困难之一。
研究工作者通过对纳米微粒的表面改或缓慢氧化等技术处理，增加粒子间的排斥力，防止粒子凝聚，已经取得了一定的成果。
图1表面原子数与粒径的关系
（2）体积效应（小尺寸效应）
体积效应是指纳米微粒尺寸减小，体积缩小，粒子内的原子数减少而造成的效应。
研究表明，当超细粒子的尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意波长及透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性质等均会呈现出新的特性。
例如，光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；由磁有序向磁无序状态、超导相向正常相的转变、质子谱的改变、金属熔点的降低等等。
三、纳米材料在开发功能性纺织产品中的应用
纳米材料被认为在二十一世纪三大支柱的信息、能源和新材料领域中有极其重要的作用，如信息-原子开关、磁记录材料、光电功能材料;能源——纳米铂作利用太阳能制氢的催化剂，产率可提高几十倍，碳纳米管的贮氢燃料；新材料——超塑性陶瓷、隐身材料和电磁波屏蔽材料等。
此外，在生物医药领域，可广泛地用于细胞分离，细胞染色等。
纳米材料在纺织工业上的应用，目前主要是用于生产功能性化纤原料和作为一种新的功能性助剂，从而开发相关的功能性产品或取代其它助剂。
目前，国内已利用有关的纳米微粒，使之稳定的分散在涤纶或其它合纤的纺丝液中，然后纺出具有防紫外线、抗菌防菌和消臭，远红外线反射和抗红外线等功能的合纤。
而这些制备合纤的纳米材料，同样可以采用涂层、浸轧或“植入”法等使天然纤维或普通化纤具有不同的功能性。
以下简单讨论其功能性助剂的应用
1、紫外线屏蔽功能
很多物质对光线具有屏蔽防护作用，如ZnO、MgO、TiO2、Si02、CaCO3，滑石粉、瓷土等。
而上述物质对紫外线的透过率（T）如表1所示:
表1紫外线的透过率性能
波长λ/nm
Zn0
TiO2
瓷土
CaCO3
滑石粉
3l3
0
0.5
55
80
88
366
0
18
59
84
90
436
46
35
63
87
90
图2超细ZnO/TiO2颗粒的分光反射率
当上述物质制成超细粉末，其微粒粒径尺寸与光波波长相当或更小时，由于尺寸效应导致光吸收或反射显著增强，以及其比表面积大，表面能高，与高聚物共混时，很容易相互结合，基于此原理，已开发了一批具有抗紫外线辐射的纤维，如，ESMO（可乐丽公司）、サラク-ル（尤尼契克公司）等。
作为染整助剂，为了不影响纺织品的色彩效应，最好选用具有透明性或白色的物质，所以一般都选用金属氧化物，其中尤以ZnO和TiO2为多，它们对光线的屏蔽、反射效率比较如下图2所示。
由图2可知:
两种超微颗粒，在波长小于35Onm（即UV-B时），ZnO与TiO2的屏蔽率基本接近，而在350-400nm（即UV-A时），ZnO的屏蔽率明显高于TiO2由紫外线的特性可知，UV-A对皮肤的穿透能力大于UV-B，而且UV-A对皮肤的作用是积累性的，大多是不可逆的。
而不同波长的紫外线对皮肤的影响如表2所示。
表2不同波长紫外线对皮肤的影晌
紫外线
对皮肤的影响
UV-A406-32Onm
生成黑色素和褐斑，使皮肤老化、干燥和绉纹增加。
UV-B320-28Onm
产生红斑和色素沉淀，经常照射有致癌危险。
UV-C280-2OOnm
穿透力强不影响白细胞，但大部分被臭氧层、云雾吸收。
紫外线对人类来说是一把锋利的两刃剑，它对人们生活环境杀灭了许多细菌和进行了广泛的消毒，以及促进了体内维生素D的合成；同时对人体肌肤引起皮炎、红斑、色素沉
淀，加速老化，甚至致癌；影响人体免疫功能，容易引起眼睛的白内障；以及各种用品的老化，尤其是室外用品。
人们在地球上所处位置不同（指纬度和海拔），季节，阴晴雨雪、白天和黑夜的不同，受到太阳辐射的紫外线量强度不同。
据测定不同人种对紫外线的承受能力也有差异。
不同肤色的人群在29Onm-30Onm范围内照射产生红斑临界剂量值如表3所示。
由于肤色不同，承受紫外线的程度有一个数量级的差别；另外，色素性干皮症的人和正常人群耐紫外线剂量临界值相差达七倍之多。
表3不同肤色人群产生红斑的临界剂量（290-300nm）
肤色
白色
150-300
极易产生
白色
250-350
极易产生
白色
300-500
中等程废
淡棕色
450-600
较少产生
棕色
600-1000
极少产生
黑色
l000-2000
不会产生
一般而论，居住在高纬度的人群，受紫外线照射的累计剂量较少、较弱，其抵御紫外线的能力较低；而居住在近赤道附近低纬度的人群则抵御能力较强。
因此，去低纬地区工作和旅游的人们要注意自我保护。
处在同一纬度的宁波与拉萨市，因海拔不同，其紫外线强度也有很大差异，根据Hilfker对纬度为40°区域（相当于北京、纽约、墨尔本等）的浅肤色人种，在不同季节中末加保护措施（如赤膊、不戴帽）曝晒在日光下的极限安全时间研究结果如表4所示。
表4纬度40°区域日光曝晒极限安全时间（分）
时间
春
夏
秋
冬
正午±4小时（8-16点）
40
24
100
-
正午±2小时（10-14点）
14
10
25
70
超微颗粒粒径大小与其对紫外线屏蔽效果也有关系，由TiO2不同粒径对紫外线的透过率，由电子计算机在300-400nm波长条件下模拟测得结果如图3所示。
图3二氧化钛微粒粒径和极薄薄膜（0.05μm）中紫外线照射的透过率
由上图可知，在上述波长紫外线范围内（300-400nm），微粒粒径在50-120nm时透过率最小，同时，可能实现具有透明性而又不引起漫射。
另外，ZnO的折光率（n=1.9）比TiO2（n=2.6）小，对光线的漫射率也低些，因而其透明度也较高。
纳米级ZnO粒子，不仅具有良好屏蔽紫外线功能，而且具有抗菌、防臭、消臭功能，因此将它作为功能性助剂对天然纤维进行整理加工，便可获得良好的抗菌纺织产品。
通常，超细的纳米颗粒有凝聚趋向，首先要将它配制成稳定的分散液是其应用技术上的难点。
为了防止其凝聚主要是对纳米颗粒进行表面改性，最简便的利用表面活性剂，使纳米颗粒表面吸附一层表面活性剂。
可制成水分散产品和含粘合剂的两种商品。
例如，日本住友水泥公司开发的ZW涂层液和ZE涂层液两种商品的性状如表5所示:
表5ZW/ZE涂层液的性状
ZW涂层液
（产品：
ZW-100，ZW-103）
ZE涂层液
（产品：
ZE-110，ZE-113）
粘合剂
不含粘合剂，水分散产品
含粘合剂聚丙烯醋类
介质
水
水
商品形态
单组分
两组分+催化剂
pH
10-11
离子性
阴离子
不挥发组分
30%
其浸轧法工艺流程：
浸轧液→烘干→焙烘
轧液率：
棉织物70-80%
涤纶织物50-60%
烘干：
100℃×2分钟
焙烘：
16O℃×2分钟或18O℃×l分钟
不同功能的浸轧液组成（wt%）
屏蔽紫外线抗菌防臭
抗菌防臭
ZW涂层液
2.5-5.0
1.5-2.0
ZE涂层液
5.0-20.0
2.5-3.0
经上述ZE-100工艺整理的棉针织品和经洗涤的样品的分光透过率分别如图4、5所示。
以上结果表明；采用ZE-110浓度为5%的浸轧液，其屏蔽紫外线已很好，而ZE-110浓度为20%的试样，经洗涤10次后其分光透过率儿乎无大变化。
图4ZE-110不同浓度处理针织物分光透过率影晌
图5ZE-11020%处理样布的耐洗性
银和铜离子的抗菌作用及消臭效果显著是人所共知，锌离子也有同样抗菌效果，而纳米超细ZnO颗粒由于表面积大而增加了其抗菌效果。
银和铜离子经氧化后会变黑或变色，。
而ZnO性能稳定，无变色现象。
经ZE-110涂层液整理的抗菌效果如表6所示。
表6抗菌性试验（SEK菌数测定法）
棉针织品
涤纶织物
洗涤前
洗10次后
洗涤前
洗10次后
未处理
0
-
0
-
2.5%整理
3.9
5.6
4.0
4.8
10.0%整理
5.6
3.9
4.8
5.0
注：
试验菌种为；金黄色葡萄球菌SEK菌数测定法；K值大于1.6即为合格。
上表结果表明：
经ZE-1102.5%和10.0%浓度整理后，试样上的细菌数明显减少，仅为末处理试样的1/105.6到1/103.9水平，即在这样的浸轧液浓度为已有良好的抗菌功效；也说明其耐洗性是良好的，经ZE-110整理的棉针织品的消臭功能，对氨有吸附能力，如图6所示。
（试验方法:
在含114ppm氨的35×25cm容器中，放2g试样，测定氨浓度的经时变化）。
图6ZE-100处理样布的消臭效果
最后要指出，采用ZnO对人体是无毒的，与有机化合物比也没对皮肤过敏和刺激性的问题，即使用的安全性极高，而ZW涂层液和2E涂层液的安全性能试验结果如下:
急性口服试验*老鼠LD5020OOmg/kg以上
急性经皮肤试验**老鼠LD502O00mg/kg以上
变异性试验*在Ames试验中呈阴性
皮肤一次刺激性试验**对兔子皮肤无刺激
*是日本食品分析中心试验结果
**是法国EVIC-CEBA试验结果
2、红外线吸收与辐射功能
物理学上以0.76-1000μm区域的电磁波叫红外线。
红外线由发现到应用已经历了100多年的历史了，其在纺织品上的应用，最感兴趣的是0.2-5μm和4-14μm两个区域的电磁波。
例如一定组分的远红外线陶瓷粉吸收人体发射出来的热能，转化成向人体辐射一定波长范围的远红外线，其中以易被人体吸收的4-14μm为主。
主要是人体组织中0-H和C-H键伸缩振动，C-C、C=C、C-O、C=O键、C-H、O-H键的弯曲振动对应的谐振大部分为3-6μm波段；辐射热会促使这类原子间伸缩和弯曲振动的话，以2-20.3μm波长的红外线为好。
这样可使人体皮下组织中血流量增加，促进血液的循环。
由于热量在人体与红外线陶瓷粉层之间，翻复反射，减少了热量损失，从而提高了保温性。
此外，还具有活化机体、消除疲劳、调节自律神经等功地能。
具有远红外线辐射功能的纺织品最早由日本推出，1991年经过改进后投放国内外市场，并获得有相当声誉。
同年国内首先由天津也推出类似产品。
通常是采用颗粒为05-1μm以下远红外线陶瓷超细粉末，经表面改进后，用涂层或局部印花的方法，施加到织物上制成。
超细远红外陶瓷粉常见的品种，如表7所示。
表7常见的辐射远红外线的物质
氧化物
碳化物
硼化物
硅化物
氢化物
Al203，ZrO2，MgO，TiO2，莫来石，堇青石
ZnC，SiC，B4C，TiC等
TiB2，ZrB2，CrB2等
TiSi2，MoSn2，WSi2等
Si2N4，TiN等
研究表明：
由两种或两种以上远红外辐射性物质拼混的话，比单一物质具有更好的比辐射，而使用最多的是氧化物和碳化物，用于纺织品的远红外陶瓷粉应尽量选用最高的常温比辐射率。
因人体的温度一般为36.5-37℃,祗有在此温度范围具有最大比辐射率的远红外辐射材料才有实际效果。
可是应注意，某些天然氧化物可能具有放射性而不适宜采用，几种常见远红外辐射率如图7所示。
图7几种常用物质的比辐射率
A=Al2O3，B=MgO，C=ZrO2，D=ZrC，E=TiN，F=石英
迄今关于应用陶瓷微粉或超细粉或纳米级材料产生的远红外原理，大致有二种观点。
一是认为陶瓷微粉吸收太阳辐射短波部分（即远红外部分）能量，并以潜能形式释放出来，使之产生保暖，保健功能；另一观点是，由于陶瓷微粉热传导率低，而辐射率高，因而，它能将人体散发的热量积蓄起来，以远红外的形式放出，以增加织物的保暖性。
虽然，远红外功能产生机理尚未取得共识，但其功能效果据红外医学名家归纳适用于如表8所示范围。
表8远红外织物（制品）及其适应病症
适应症
生发帽
脱发、斑秃、高血压、神经衰弱、偏头痛
面膜
美容、消除黄褐斑、色素沉积、座疮
枕巾
失眠、颈椎病、高血压、植物性神经失调
护肩
肩周炎、偏头痛
护肘、护腕
雷诺氏综合症、关节风湿病
手套
冻疮，敲裂
护膝
各种膝关节痛症
内衣
胃寒症、慢性支气管炎，高血压
床上用品
失眠、疲劳、紧张、神经衰弱、更年期综合症
儿种远红外功能织物的远红外法向辐射率值如表9所示。
表9三种不同工艺制成远红外织物的性能比较
全发射率F1
分波段发射率值（发射率值/波段pm）
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
远红外涤纶针织布*
87
82/～8μm
88/8.55μm
88/9.5μm
85/10.6μm
86/12.00μm
86/～13.5μm
87/～14μm
涂层法纯棉针织布**
93
93/8～9μm
95/9～10μm
95/～11μm
96/11.5
～12.5μm
95/13～14μm
93/14～25μm
植入法纯棉***
87
用图形表示（从略）
注：
*见文献（8）**摘自上海针织厂远红外保健全棉针织物鉴定验收报告（1992年10月29日），数据由中科院红外物理国家实验室测定。
***摘自厦门华普高科技术产业有限公司资料，数据由国家红外产品质量监督检验中心测定1999年12月31日。
人体可视作一个天然的红外线辐射源，各种肤色皮肤的比发射率均为0.98。
据测定人体的发射波谱，其波长在2.5-15μm范围，峰值波长约在9.3μm处，其中4-14μm波段的辐射占人体总的辐射量的46%。
按基尔霍夫定律，人体一定可辐射或吸收2.5-15μm的红外线。
图8组织温度与红外辐射时间的关系
据研究认为，远红外辐射是藉传导和血液循环方式达到深层组织的，图8为组织温度与红外辐射时间的关系。
可见，经一定辐射时间后，表面和皮下组织的温度趋于接近。
不同波长的红外辐照人体各部位都会产生生理热效应，使血管扩张，血流加速，改善局部血液循环，这又与辐照时间有关，这就是红外辐射对人体治疗作用的理由。
此外，在太阳光谱中，在5OOnm波长附近有一能量峰值，而300nm-20OOnm波段范围的光能占太阳光总能量的95%以上，如能在屏蔽紫外线功能的基础上，将屏蔽光线的波长扩展5000nm（即为200-5000nm范围），这样就出现屏蔽紫外，可见光和近红外功能，使织物产生凉爽感的新产品。
例如已开发具有屏蔽紫外和近红外的凉爽功能涤纶织物其性能如表10所示。
表10凉爽功能涤纶织物的性能
对UV-B的屏蔽率
对近红外的屏蔽率
织物表面温度及温差℃
高温侧
低温侧
温差
96.36%
89.26%
51.6
49.5
2.1
97.1%
88.89%
50.6
49.0
1.5
95.73%
88.70%
50.9
48.0
2.9
据报导称：
铁-镍合金纳米颗粒与粘胶纺丝，可制成既抗紫外线（10-400nm），又有抗红外线（＞750nm）的粘胶纤维。
具有凉爽功能的纺织品，可用于夏季服装、野外工作服，蓬帐等，这类产品将会受到终年天气炎热、阳光近于直射地区的人们欢迎。
3、抗菌防臭和消臭功能
人体皮肤上栖息着无数微生物，在汗腺和毛孔中也有它们的同胞，其中大部分是细菌类，其次是霉菌及酵母等真菌类。
只是它们之间保持着平衡状态，尚能相安无事而已。
其中细菌类的菌种数顺序为：
葡萄球菌＞小球菌＞枯草菌＞肠道杆菌＞链球菌；而真菌类的顺序为:
曲霉、青霉＞酵母菌。
据调查资料表明：
不同人群的人体部位其细菌数差异很大，从背脊、腋下和脚几部分，计测其皮肤上的细菌数，则以脚上的细菌数量最多，详见表11所示。
人们穿着的纺织品上附着的细菌平均数，以鞋垫表面最多，秋冬季内衣上细菌数最少，详见表12所示。
表l1皮肤表面的细菌数*
职业
检出细菌数（个/cm2）
背脊
腋下
脚
体力劳动者
200
2,000
100,000
沿岸警察队
300
300
10,000
医疗工作者
10
200
1,000
注：
*McBrideet.al，1977资料
表12服用纺织品表面上的细菌数
材料或条件
微生物数（个/cm2）
袜子
耐纶
20,000
棉
6,000
丙纶
4,000
鞋垫
-
1,000,000
内衣
夏
6,800
春
420
秋
380
冬
640
夏季最多时
57,000
注：
资料来源；水野上等，1960，1972；庄司等，1960
人们皮肤上常栖的细菌和真菌能相互抑制其异常繁殖，由此能防御其它病原性微生物对皮肤的攻击。
因此，杀灭皮肤上的常栖微生物是显然愚蠢的。
抗菌防臭整理的目的是，在穿着过程中，抑制以汗和污物为营养源的微生物繁殖，同时也防止了由此释放的恶臭，保持了衣服的卫生状态。
抗菌防臭整理是指抑制或杀灭致病的微生物，通常测试方法规定的菌种是金黄色葡萄球菌和肺炎杆菌；视不同用途，有时要增加MRSA菌以及对绿脓杆菌和大肠杆菌也要有效，有些公司甚之扩大到霉菌。
超细及纳米级的无机抗菌剂，具有耐热性高，抗菌力强、安全可靠等特点，这类抗菌剂按其灭菌机理可分成两类:
一是元素及其离子和官能团接触性抗菌剂，如：
Ag、Cu、Zn、S、As、Ag+、Cu++、SO3-2、AsO2-2等；
二是光催化抗菌剂，如纳米级ZnO、TiO3和Si
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