表 1 TiO2光觸媒材料自清潔性能評價方法
2.1 薄膜法
2.1.1接觸角測量法
日本在光觸媒技術上的研究相對較早，并于2007年出臺了第一部光觸媒材料自清潔性能評價標準：JIS R1703-1-2007和JIS R1703-2-2007。隨后國際標準化組織（ISO）和中國也相繼出臺了關于光觸媒材料自清潔性能的評價標準，標準分別為ISO 27448—2009、GB/T 23764—2009。這些標準中有三種是通過測接觸角的方法來表征材料的自清潔性能。因為三個標準中的接觸角測量法大同小異，這里以ISO 27448-2009[15]為例將接觸角測量法做簡要介紹。
（1）方法原理
由于光催化材料在受到光照后不但會產生強氧化劑，還會使材料表面產生超親水性，所以首先在樣品表面附載有機物（油酸），使用一定強度的紫外光進行照射時，油酸會被生成的強氧化劑慢慢氧化分解掉，由于材料表面親水性的增強，接觸角也會慢慢變小，直到達到“最小接觸角”。材料的光催化性能越好，達到“最小接觸角”的時間也就越短。
（2）測試步驟
首先在材料表面涂一層油酸，可以直接用手在材料表面涂抹油酸，也可以用無紡布將其均勻鋪展開。將涂抹好的樣品放到天平上稱量，調節油酸的涂抹量在100 cm2為（2.0±0.2）mg，或者將樣品浸入油酸溶液中，以60 cm/min的速度提拉樣品，在70℃下干燥15 min。對于手工涂抹的樣片，使達到表面的光強為（2.0±0.1）W/cm2 ，對于提拉法的樣片，使達到表面的光強為（1.0±0.1）W/cm2。油酸涂抹好后，在經預處理的每個樣品各選定5個點，滴上水滴，分別測量選定5個點的接觸角，作為初始接觸角。樣品在紫外光照射后，選擇適當的時間間隔對被選定的5個點進行接觸角的測定，取其平均值，作為各個樣品的“紫外光照射n時間后的接觸角。若該平均值≤5°，則該值作為該樣品的“最小接觸角”。若所測接觸角沒有達到5°，而最后某3個時間點接觸角的變動系數≤10%時，則取它們的算術平均值為該樣品的“最小接觸角”。
（3）方法分析
接觸角測量法是從光催化性能和光致超親水性兩個方面考慮的。材料經光照后，首先將表面的油酸光催化分解掉，同時水與玻璃的接觸角隨著親水性的增強接觸角也就慢慢變小，直到達到“最小接觸角”為止。光催化性能好的材料催化分解油酸的時間和光致超親水的時間都短，那么總時間也就短。或者通過比較“最小接觸角”的大小來評價其性能，最小接觸角小的光催化性能也就好。但是具體用哪種參數來表征材料的自清潔性能標準中并未給出。
由于接觸角測量法需要將水滴在材料表面，故對于表面可被潤濕的材料不可行。由于第二、三種紡織品一般會被水滴潤濕而第一種紡織品不會，所以此方法適用于第一種紡織品而不適用于第二、三種。但這種方法非常耗時，一般需要超過70個小時。測試時，水滴的體積由于蒸發作用會發生變化甚至蒸干，水滴體積的變化會導致接觸角也會發生改變[19]，從而影響結果的準確性。如果不在材料表面處理一層油酸，單獨進行接觸角測量時則會大大縮短時間，張平[20]等人用波長為 254nm的紫外燈對TiO2光觸媒玻璃進行親水性測試時，僅需半小時材料表面就達到超親水狀態。此外，標準中對油酸的涂抹方法和光照強度沒有統一，水滴的體積也沒有規定，實際操作中易造成結果不準確且無法比較。所以這種方法存在諸多缺陷，操作起來也不便且耗時。把光催化性能和光致超親水性兩個方面分開來測更合理，用時也大大縮短。
2.1.2 K/S法
（1）方法原理
涂抹在紡織品材料表面的染料類有機污物經光照后，污物在被慢慢降解的同時，其K/S值也會相應的減小。可通過測量其光照前后的K/S值變化率來量化其自清潔性能。K/S值的減少百分率（以ξ表示）可用公式①計算[21]：
①
注：(K/S)unexposed：被沾污樣品未被光照的K/S值；
(K/S)exposed：被沾污樣品光照后的K/S值。
（2）測試步驟
首先將染料溶于去離子水中，制成染料懸浮液或溶膠。可被用來做測試用的染料有亞甲基藍、羅丹明B、堿性紅和酸性黃等。控制初始的K/S值在0.6~1之間，如果不在，相應的改變染料的濃度。將染料均勻的處理到織物表面，用紫外燈進行照射，分別在同間距的三個時間點測其K/S值，然后按照上述公式計算K/S值的變化率。為了使結果更加準確，Bhavana Sharma[22]等人設計了一個很巧妙的方法(如圖1)，將一塊未沾污的原布剪出5個4.5cm×4.5cm的洞，然后將其覆蓋在被沾污的樣品表面進行照射，最終結果取這5個點的平均值。這樣做的好處是每隔一段時間所測樣品的位置與之前測的位置一致。如果每次都隨機選取5個位置進行測試，這5個位置的初始K/S值可能不一致，會對結果產生較大的影響。
圖1 K/S法測試方法示意圖
（3）方法分析
K/S值法對于三種紡織品均適用，方法相對簡單易行且用時較短，能夠較真實的模擬紡織品被沾污的情形。由于是測同一點的K/S值的變化率，所以即使染料涂抹的不夠均勻也不影響其結果。Bhavana Sharma等人用K/S法對TiO2光觸媒紡織品進行測試時，展現了良好的重現性。
2.1.3硬脂酸法
（1）方法原理
在材料的表面均勻涂抹一層硬脂酸，在紫外燈的照射下，硬脂酸會被催化氧化成CO2和H2O,利用紅外線光譜測定2700~3000 cm-1范圍內碳—氫鍵的伸縮振動吸收值的變化或者利用氣相色譜、紅外光譜等監測生成CO2的量隨光照時間的變化來評價光觸媒材料的自清潔性能。硬脂酸催化降解反應如下：
（2）方法分析
光催化降解硬脂酸法是常用的檢測光催化材料自清潔性能的方法之一。Andrew Mills[23]等人用硬脂酸法對TiO2光觸媒玻璃進行了測試，發現伴隨著硬脂酸的礦化同時有大于90%的CO2產生，這說明硬脂酸基本已經被氧化分解。他們同時對溶膠凝膠和P25兩種不同類型的TiO2膜處理的石英盤進行了測試，當用溶膠凝膠TiO2膜處理的石英盤光解生成＞90%的CO2時,P25 TiO2膜處理的石英盤光解產生的為69%，說明前者的光催化性能比后者的要好。硬脂酸法對三種紡織品雖均適用，但是硬脂酸法也存在一些缺點：很難保證每次在其表面鍍上一層質量相同且均勻的硬脂酸薄膜，另外這種方法很耗時且需要大型儀器支持，對設備的密封性要求很高，所以這種方法實際中操作起來有一定的困難。
2.2 溶液法
2.2.1亞甲基藍法
亞甲基藍法是測試光觸媒材料光催化性能的最常用方法之一[24-26]，國際上也有采用此方法作為光觸媒材料的評價標準，如JIS R1703-2-2007、ISO 10678-2010，但前者標題為測光觸媒材料的自清潔性能，后者為測光觸媒材料的光催化性能，所以目前國內外關于亞甲基藍法到底是測光觸媒材料的何種性能說法不統一。這里僅以ISO 10678-2010[18]為例將亞甲基藍法做簡要介紹。
（1）方法原理
在液相催化反應器中，通過特定波長的紫外光線的輻照，溶液里的光催化劑吸收光線，被激發產生空穴和電子，并遷移到光催化劑的表面與溶液中的反應物探針分子發生反應，把探針分子降解為其它物質。通過對溶液中探針分子濃度隨光催化反應時間變化的測定，可以對光催化劑的催化氧化降解性能進行測試，見公式②：
②
注： : 光子效率；
:基材光催化活性，mol/（m2h）；
:紫外輻射單位，mol/（m2h）。
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