摘    要：多年来，绿色环保已深入到大众的自觉意识中，装饰装修引起的室内空间污染也已引起业界的广泛关注。关于室内装修装饰污染物的研究也在不断深入，许多专家对次污染源污染物进行了大量的研究，并且在污染的预防以及污染后的治理方面进行了大量研究.目前研究人员已经发明了多项净化设备以及绿色环保装饰材料，在施工时与绿色室内设计相结合，给人一种全新的装修体验。然而当前这种新的装修模式还处在初级阶段，许多方法仍在摸索之中。在新材料与室内装修结合的应用实践中还存在一定的盲目性以及方法的不完善。本文分析了如何将新型光触媒材料与室内装饰相结合来营造绿色室内环境，对于室内环境的健康来说非常重要。

关键词：光触媒材料;室内装修;绿色技术

1  引言

由于人们大部分时间都在室内度过，因此室内环境的质量对人体健康影响很大。过去，中国的室内装饰装修主要基于用户的个人审美观、功能特征和经济利益。长期以来由于装饰材料引起的有害气体对健康的影响常常被忽略，医学上发现了很多与呼吸相关疾病、皮肤疾病，、血液疾病（白血病，败血症）以及其他严重疾病的患者，癌症患者数目也在不断增加。这其中很大部分是由于家庭装修造成的居住环境污染所致。现如今，无论是普通个体还是相关部门都已经开始认识到研究和解决室内装饰造成的环境污染的紧迫性、必要性。可持续发展已成为当今国际社会的共识，它是人与自然的和谐共存的基础。实现室内装修的可持续发展，就是将技术与艺术完美的结合在一起，这也是打造绿色室内空间的必然趋势。绿色室内空间已成为绿色建筑行业中的中心问题，也是绿色室内装修行业可持续发展的重要纽带。绿色室内装饰装修艺术与技术的结合必须包括三个方面：一是改变装饰装修施工中的传统观念;二是贯彻绿色室内生态设计原则;三是将生态美学融入其中。绿色概念，绿色材料和室内装饰的结合是当今设计师正在积极探索的新课题。中国许多相关专家学者对室内污染问题进行了大量研究和创新，致力于污染后的处理，开发了各种环保材料和净化设备。但对于很多非专业人士或一般家庭而言，这些发明和开发的产品既不为人所理解还十分昂贵。由于许多污染物本身是无色无味的，很容易被忽略，解决室内污染问题目前实施起来仍然困难重重。新型光触媒装饰材料是一种无污染且持久的装饰材料，可以降低装饰性家具材料造成的污染[1]。将光触媒技术与室内装修技术相结合，可以有效地改善室内空气环境，消除污染，保护人体健康，避免不合格的装修材料给人们带来危害，使室内装饰装修达到可持续发展和再生、安全、健康、简单和舒适的标准和原则。

2  光触媒类材料简介

光触媒是一种以纳米级二氧化钛（TiO2）为代表的具有光催化功能的半导体材料。由于可见光的作用，纳米二氧化钛光催化剂激发自由电子，产生能级跃迁，并形成具有超氧化能力的空穴和具有超还原能力的电子。一方面由电子对与表面和空气中的有机物、空穴相结合，可以发生氧化还原反应，生成水、二氧化碳以及其他无害物质。另一方面空穴、电子对与水相结合，可以生成多种活性基团，如羟基自由基、高活性氧等等，产生的活性氧还可以循环再生[2]活性基团具有强氧化性，一方面可以氧化、破坏微生物细胞，另一方面可以降解和氧化化学污染物，所以光触媒材料不仅能够清洁环境，还能起到抑菌杀菌的作用。

光触媒装饰材料将光触媒这种光催化剂加入涂料中，可喷涂在各种家具，装饰墙、地板、天花板和其他装饰材料上。涂层本身对甲醛的分解有重要影响，研究发现光触媒材料对甲醛的分解率能达到80%。另外，纳米级TiO2本身是一种几乎污染的天然材料，可以喷涂到各种装饰材料的表面而不会损坏材料本身。TiO2本身不参与分解反应，仅提供反应的条件和位置，它可以重复不断地发挥其降解性，并且可以持续很长时间。这是当今控制室内空气污染的比较理想方法，它可以发挥灭菌、消毒、无污染，经济、耐用等多重功效。

3  光触媒类材料的绿色性能

3.1  灭菌杀毒功能

日本、美國和德国等国家和地区目前都在大力投资研究光触媒材料。先前的研究表明，光催化具有处理几乎所有污染物的能力。光触媒材料在室温和常压光源的照射下可以将各种有机污染物分解成无害物质。TiO2的超氧化能力会破坏细胞的细胞膜，导致细胞质损失并导致细菌死亡。它还可以凝结病毒蛋白并抑制病毒活性，达到99.96%的杀毒灭菌效率。它还可以杀死大肠杆菌，铜绿假单胞菌，金黄色葡萄球菌，黑曲霉和其他细菌。除此之外光触媒材料可以分解空气中的过敏源，减少过敏性疾病和哮喘，分解细菌而不损害皮肤。同时，它还可以防止霉菌和藻类的形成，并防止水垢的附着，特别适合南方的潮湿环境。居住环境中的气味主要是有机溶剂产生的，例如油漆中的有机溶剂、香烟气味、马桶气味、动物气味等含氮有机气体。有机物中的碳基极容易与纳米TiO2反应，并且很容易分解成CO2和H2O[3]。

3.2 自净功能

日常生活中使用的家具经常会受到灰尘、油渍和湿气的影响，并且细菌会在家具表面传播，通过常规擦拭将其完全清除是不可能的。在气流的影响下居住者也会不自觉的将灰尘吸入体内，影响人类健康。由于纳米二氧化钛涂层的超亲水性，可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面上涂覆一层防雾涂层。同时，由于其超强的氧化作用，它在室温下可以氧化表面的油和污染物，实现自动清洁功能，并抑制有害物质的扩散。

3.3  经济性能

TiO2是一种氧化物半导，是一种基础化学原料，由于它的制备成本低，并且容易获得，因此产量很高。另一方面，光催化剂的催化反应可以在室温下进行，可以以室内日光、照明、紫外线灯和室内环境湿度为直接的反应条件，不再需要其他成本。因此，使用光触媒材料进行装饰装修也具有很好的经济性能。

4  室内光触媒净化方式浅析

4.1  主动净化方式

主动净化方式是说在空气净化器中应用光触媒材料，这样可以置换室内的空气，为室内打在安全健康的空气环境，最后达到绿色环保的室内环境效果。主动净化方式主要是通过在通风不良、封闭、装修中、或照明不足的室内环境中安装净化装置来进行主动净化。造成这些现象的主要原因是对节能的要求过高，建筑物过于封闭，空调空间太小，缺乏单一的空调系统和维护，外部空气供应不足，空气流动组织不合理以及装修的普及等等。因此上述环境中需要的是光触媒净化系统中的主动净化系统。当前，有六个国际空气净化器性能评估指标，分别是额定风量、去除污染物的类型、洁净空气量、使用时噪声、使用寿命和其他安全指标。其中最重要的是洁净空气量，洁净空气量是与室内空气清洁器产品的使用特性相关的性能指标，可以反映其净化能力，单位是立方米/小时。洁净空气量的比例越高，表示空气净化的效率就越高。光触媒材料的生产成本便宜且可持续，因此非常适合在净化设备中广泛使用，并且具有广阔的发展前景。这也进一步鼓励消费者选择包含此类材料的净化器，在使用这种净化方式时，虽然能够使室内的空气污染得到有效治理，但是没有从根源上解决问题。如果室内的装饰装修方面没有加以重视，就会源源不断的产生污染物，这显然不符合绿色室内装修的理念，也就无法从根本上解决室内装修的空气污染问题。

4.2  被动净化方式

被动净化方式的定义是相对于主动净化而来的。被动净化产品主要是含有光触媒净化有害物质的喷涂化学药剂，或者是用光触媒材料设计制造的用于净化室内环境，实现绿色环保的装饰品。对于主动净化方式而言，该净化方式是相对被动的。净化的目的是在不使用常规化学手段、不产生二次污染、不消耗化学资源的情况下，将这种无害且无毒的光触媒被动净化产品和室内装饰巧妙地结合在一起，再将取之不尽的“光能”纳入室内设计和装修之中。被动净化方式主要基于室内环境条件的专家评估，室内光触媒喷涂操作也需要根据国家标准进行，因此在室内装饰时合理地使用包含光触媒的建筑装饰材料，可以实现被动净化。光触媒装饰材料应用于室内装饰装修中，不仅仅具有净化空气的功能，更为能美化室内空间，为房间增添更多艺术气息。因为光触媒材料是无色无味的，经过镀膜以后可以充分的发挥材料的艺术性，材料本身的色调和美观也不会受到影响。

5  室内装饰装修中应用光触媒的原则

从环境保护的角度来看，光触媒材料在绿色室内建筑中的应用具有相应的施工原则。仔细研究光触媒材料的特征，将光触媒在施工中需要遵循的原则总结为以下五点。

5.1  无害原则

加有光触媒材料的装饰物应做到对室内环境和人体无害，重点是低能耗，无污染以及无毒副作用。

5.2  生态原则

光触媒材料是可再生的。室内绿色环保施工的生态原则包括生态平衡和各种自然资源的经济利用。在施工过程中，尽可能的使用光触媒材料和绿色材料以确保装饰材料的可循环性、可重复性、智能性和功能性。

5.3  节能原则

使用光触媒材料可以降低能耗和成本，以保持高质量的室内环境。在资源利用方面，光触媒材料可以在室内装饰施工中实现“资源再生”。

5.4  美学原则

在使用光触媒材料进行室内装修时，应具有一定的审美价值，能够为居民带来视觉上的享受，让人看上去有舒适的心里感觉。

5.5  经济原则

室內装饰不仅应符合无害，生态，节能和美观的原则，而且应达到最低的经济成本。与其他绿色建筑材料相比，光触媒材料的经济成本的性价比很高。

6  光触媒材料在室内装饰装修中的应用

6.1  抗菌光触媒涂料

传统的涂料包含许多有害物质，例如苯，会污染室内环境。近年来，出现了大量的绿色涂料。水性涂料已被广泛开发为一种主要产品，但是这种类型的涂料在处理霉菌和细菌时无法达到人们理想的效果。光触媒具有超强的抑菌杀菌能力。研究人员用大肠杆菌做过实验，光触媒材料在3小时内就能杀灭大肠杆菌，并将毒素含量控制在5%以下。将实验室级的抗菌纳米二氧化钛加入苯乙烯-丙烯酸乳液中，它可以在乳液中均匀的分散开，进而充分发挥杀菌作用。由于光触媒材料本身对人体无害，无味且无毒，因此可以在病房和手术室等墙壁上使用光触媒抗菌涂层，从而及时清除细菌并进行灭菌和消毒。

6.2  净化空气光触媒涂料

在中国，光触媒空气净化涂料的研究已经达到了国际先进水平，一些学者发现由有机硅树脂和纳米二氧化钛组成的光触媒涂料可以有效地减少阳光下的大气中的NOx。研究人员使用纳米二氧化钛来制备水基涂料，并使用紫外线来分解空气中的甲醛。测试结果表明，这种低成本的纳米二氧化钛复合涂料可以有效分解甲醛。还有人通过使用Fe3+丙酮溶液浸渍商业锐钛型二氧化钛来制备Fe-TiO2光催化剂，将催化剂掺入硅酸钾无机涂料中，该涂料具有良好的可见光活性，并且在正常的日光照明环境中具有有效，永久分解甲醛的潜力。

6.3  生态陶瓷

抗菌纳米TiO2生态陶瓷也称为绿色陶瓷，具有无毒、无味、无刺激性，优异的热稳定性和耐热性。TiO2光触媒溶胶通过牵拉、旋转、喷涂等方法涂覆在建筑瓷砖表面，然后烧成瓷砖在表面形成坚固的光催化剂膜。光催化瓷砖具有分解污垢油渍，杀毒灭菌等功能，可用于厨房，厕所等墙壁。根据日本食品研究中心的测试结果可知，抗菌陶瓷产品的细菌生存力不到普通陶瓷产品的1%。这种抗菌作用可有效防止在卫生死角和卫生洁具（如厕所和小便池）等难以清洁的环境中细菌的生长和增长，从而防止尿垢和臭味的产生。最近的测试还表明，内置于墙壁的光催化瓷砖对室内有害有机气体具有一定的氧化分解作用。

研究人员使用金黄色葡萄球菌作为模型细菌，在陶瓷表面上覆盖一层TiO2膜，从而制造出一种“生态”陶瓷，在荧光照射下达到了85%的灭菌率。在医院使用这种陶瓷可以杀死附着在表面的细菌。当在浴室中使用时，会减少沉积在地面和墙壁上的肥皂在细菌作用下产生的粘性物质，并充当防污和防滑剂。当在浴室中使用时，氨含量可以大大降低，使人们不会感到不适。日本的TOTO公司开发了世界上第一个使用TiO2光催化剂的抗菌瓷砖和卫生洁具，并成功应用于医院。我国国家建筑材料研究所在2000年还开发出了一种24小时杀菌率达98%的“光催化抗菌釉面砖”。

6.4 自清洁型玻璃

玻璃是室内装饰中最常用的建筑材料之一。自清洁玻璃是在玻璃表面形成一种半导体氧化物TiO2膜，这种薄膜具有纳米级颗粒和纳米级孔结构，从而形成了“自清洁”玻璃。在TiO2的表面上，钛原子和钛原子通过氧桥连接，该结构是疏水的。在紫外光照射下，TiO2表面的氧和羟基被置换，并且纳米级分离的亲水性和亲脂性微区形成并均匀分布在薄膜表面上，因此薄膜对油和水都具有亲和力。在光照条件下，会形成氧空位。此时，空气被水解并吸附到氧空位上，形成化学吸附水，即氧空位周围的亲水性微小区域，其余表面保持亲脂性。亲水表面和疏水表面之间的微区的形成类似于二维毛细血管作用。由于水滴和油滴的大小比亲水和亲脂区域大得多，因此宏观上表面是亲水和亲脂的。当没有光照的时候，化学吸附的羟基取代了空气中的氧气并返回到疏水状态。由于这种超亲水作用，材料表面会形成水膜，因此油渍不会牢固地附着在材料表面，并且易于清洁。这种玻璃利用阳光来氧化和分解附着的油渍，也可用于灭菌和除臭。它容易聚集灰尘，防止结露并提供足够的光线。自清洁玻璃由我国武汉科技大学开发，润湿角小于3°，甲醛分解率大于90%。

6.5  其他

向钛金属中添加少量贵金属，并氧化表面以生产TiO2板。用紫外线照射30min可以杀死80%的附着大肠杆菌。2小时后就可以将其完全杀死。这种板材还可以分解空气中的有害气体以改善周围的空气。这种类型的板特别适用于手术室，体检室，病房和其他医疗场所。

向纸浆中添加纳米TiO2可改善纸张的白度和亮度，并具有光催化功能。TiO2溶胶已添加到牛皮纸浆中，对最终的纸板具有出色的光催化作用，可在客厅，医院和其他地方使用。

可以将TiO2添加到塑料或钢质门窗中以实现光催化功能。这方面的研究才刚刚开始，并且有广阔的市场。除光触媒建筑材料外，在室内安装光催化空气净化器是室内光触媒的功能之一。

7  结束语

在室内设计中增强绿色设计不仅是人类主观愿望的要求，也是社会生态环境的迫切要求。这包括科学合理地选择绿色材料，合理布置室内空间，合理使用室内颜色和材料纹理以及室内自然景观等等。基于光触媒自身的上述绿色优势，用光触媒材料装饰的室内环境比传统的室内装饰环境甚至绿色建筑的室内环境更健康，更安全，因此光觸媒材料的使用应得到大力推广，这是关乎整个国家民生健康的一项宏伟计划。但是，我国新型光触媒材料的研究和推广尚处于发展阶段，由于其自身的因素，光触媒材料的性能发挥也没有达到完全的百分之百。纳米材料的特征是粒径小，比表面积大，易于聚集和难以分散，吸收波在400nm波段以下，而自然光波在400nm波段以上，因此光能的利用率非常低，该光波仅占自然光的2%～5%。这也是在这种涂料的商业化中需要解决的问题。为了将环保型光触媒涂料更快地推向市场，有必要加快将基于问题解决的理论研究与市场产业化相结合的步伐。

参考文献：

[1] 黄薇.室内空气中甲醛污染控制研究[D]，南昌：南昌大学，2017.

[2] LEED for Commercial Interiors 2009 Rating System Check List[EB/OL].百度文库，2019-03-14.

[3] 刘春燕.纳米光催化及光催化环境净化材料[M].北京：化工出版社，2008.

作者简介：

严彤（1970—）男，汉，籍贯：江苏省，本科，毕业院校：大连理工大学，现有职称：工程师，研究方向：建筑装饰装修与环境保护。