陈亮明

摘 要：现阶段，随着居民生活水平的日益提高，空气污染问题被催生出来，越来越受到人们的关注和重视。基于此，本文首先结合世界卫生组织、国家疾病预防控制中心的调查数据，简要阐述了室内空气污染的分类及其危害性；其后，围绕发展历程、材料分类、应用方式等方面，重点分析了光催化功能材料在室内空气污染治理的发展现状。

关键词：光催化功能材料；室内空气污染；紫外线；臭氧净化法；光催化氧化灯

1 引言

人类平均每天在室内工作、活动和休息的时间超过18个小时，当前大部分人的一天都是在办公室、卧室等室内空间度过的。但从当前来看，我们所处室内空气环境的健康程度并不乐观。伴随着工业废气排放、装修用料有害物质超标等负面化的情况，空气污染已经成为了危害人们身体健康的“隐形杀手”。

据WTO（世界卫生组织）的有关调查报告显示，室内空气污染已经成为了人类健康的“主要杀手”之一，每年全球都有700余万人死于空气污染，约占每年全球死亡人口过总数的八分之一。据有关数据统计，在肺癌、缺血性心脏病、慢性阻塞性肺病、呼吸道疾病的患病致死人群中，分别有17%、15%、34%、37.5%的人死于室内空气污染。此外，据我国疾病预防控制中心的统计显示，我国每年有200万以上的青少年因室内污染而染上呼吸系统疾病，其中半数为不足5岁的幼儿。由此可见，室内空气污染已经成为了现代社会所必须去重视和解决的一大问题。

鉴于此，我们有必要对光催化功能材料在室内空气污染治理领域的发展现状进行分析研究。

2 室内空气污染的相关概述

所谓“室内空间”，主要包括居民住宅、办公环境、学校、商场、交通工具内部等一系列环境场所，对现代人来说，其工作生活的大部分时间都是在室内空间中度过的。由此可见，一旦因装修材料质量差、通风不畅等原因发生室内空气污染量增高时，将会人们的身体健康造成极大影响。简单来讲，室内空气污染可分为物理污染、化学污染、生物污染三种，其中以甲醛、苯、氨气等物质为主的化学污染是室内空气污染中危害性最强、含量最多的部分[1]。

3 光催化功能材料在室内空气污染治理领域的发展现状

近几年来，随着我国居民生活水平、健康意识的不断提升，加之传统的活性炭吸附法、通风法、臭氧净化法等污染治理方法存在或多或少的技术缺陷（如表1），使得人们逐渐将视角转向了“光催化”这一材料领域当中，并进行了一系列的科研开发活动。所谓光催化，即一些半导体材料经过紫外线照射后，会生成具有强氧化能力的活性氧分子和羟基分子，这些分子进入到空气中后，会吸附大量的甲醛、氨气、苯、氡气等有害挥发性气体，并将其氧化分解为水、氧气、二氧化碳等无毒无机物，进而实现室内空气污染物的有效处理。在这一过程当中，光催化材料本身无毒无害，且不会在氧化分解的过程中对空氣产生“二次污染”，故而受到了科研、工业、建筑、环保等多个业界领域的高度关注，被公认为现代室内空气污染治理体系中最具潜力的治理技术之一。

现阶段，人们研究开发的光催化功能材料主要包括TiO2（二氧化钛）、Fe2O3（氧化铁）、CdS（硫化镉）、ZnS（硫化锌）、BiNbO4（铌酸铋）等，其中二氧化钛以其高水平的稳定性和活性特点，得到了最为广泛的研究和应用。其具体的氧化分解方式为：当二氧化钛在接收到太阳照射后，其电子会被激发跃迁为带有负电荷的高活性电离子e-和带有正电荷的空穴h+。其后，分布在二氧化钛表面的h+可以将吸附在二氧化钛表面的OH-（氢氧根）和水分子分解转化为·OH（羟基）。同时，空气或水分中的氧分子与电离子e-相遇，进而转化为氧化物自由基·O2-。这样一来，由于·OH、·O2-具有极强的氧化活性，进而进一步破坏污染物中的C-C键、C-H键、C-O键、N-H键等，将其降解转化成二氧化碳、水等无污染性化学物质。

但从当前来看，由于我国光催化功能材料研发工作的开展时间较短，二氧化钛的实际应用仍存在一定的瓶颈和限制，即二氧化钛的氧化功能只能被紫外光激活，而在室内环境所接收到的太阳光光谱当中，紫外光的占比不足二十分之一，这就使得二氧化钛在现实生活中的可利用性较低，且无法应用于光纤微弱环境中的室内空气污染治理。为了解决上述问题，主要可采取两种技术途径：第一，对二氧化钛的性质进行技术修改，在保留其物理、化学稳定性以及功能活性等优点的基础上，将其光催化效应的发生波长调整至日常的可见光波段；第二，在进行二氧化钛、硫化锌等现有光催化功能材料的同时，寻找、研制和开发与太阳光匹配度更高的新型催化功能剂[2]。

此外，在室内空气治理方面，我国光催化功能材料领域近几年取得了较好的突破发展。以深圳为例：2012年，深圳能源集团在工程用应用了门德科技公司生产的纳米氧化钛覆膜空气过滤系统，在保证控温、控湿等室内空气基础处理的同时，实现了动态化、高效化的空气污染消毒效果；2015年，深圳市海德隆光电科技有限公司经过长期的研发，制成了以人工紫外线灯管为催化能源的光催化氧化灯，并将其投入到了仓库、冷库、炼油厂、化工厂等区域的室内空气净化工作中，取得了良好的有毒有害废臭气体降解效果。由此可见，光催化功能材料在我国的发展前途极为光明。

4 总结

总而言之，将光催化功能材料应用到室内空气污染治理领域当中，是提升社会居民生活质量、降低呼吸道疾病发生几率的必要途径。由此可见，通过分析当前我国乃至世界范围内室内空气污染的危害程度，我们可以清晰地了解到室内空气污染治理的重要作用和迫切需求。其后，通过进一步了解光催化功能材料的发展历程和应用优势，分析以二氧化钛为代表的光催化功能材料的研发问题和应用方向，有助于我们更好地认识光催化功能材料的发展必要性。最后，相信随着社会科技水平的不断提升以及人们室内环境意识的日益增强，光催化功能材料势必会享有更大的发展空间和治理效果。

参考文献：

[1] 刘玥，赵来群，郑慧凡.光催化氧化技术在室内空气污染治理中的应用研究进展[J].河南化工，2017（9）：7～9.

[2] 刘登云，陈仕陆，卢小海，杨渊.浅谈我国室内空气污染现状及治理[J].科技创新与应用，2015（28）：174～175.