大氣污染一直是困擾各國(guó)政府的難題�？諝庵谐瑯�(biāo)的硫氧化物（SO2）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠铮℉C）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCS）等有害氣體絕對(duì)量大，治理困難，嚴(yán)重威脅人類健康和環(huán)境。尤其近年來中國(guó)室內(nèi)環(huán)境污染的問題越來越嚴(yán)重，各種建筑材料和室內(nèi)裝璜涂料的使用所造成的微生物污染和化學(xué)污染，已嚴(yán)重影響人體健康，提高空氣質(zhì)量已成為居民的迫切需要。

室內(nèi)空氣污染具有污染物種類繁多、濃度低、自凈性差等特點(diǎn)，空氣凈化主要涉及在室溫條件下的光催化氧化和室溫催化氧化技術(shù)的耦合。室內(nèi)空氣污染的特點(diǎn)，決定了對(duì)人居環(huán)境凈化催化劑要具有廣譜性、高效性和長(zhǎng)效性。光催化空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用，包括做自凈結(jié)構(gòu)材料、潔凈燈、綠色家電、光催化空氣凈化路面等。TiO2 具有良好的光催化性能和效率，被認(rèn)為是最有希望大規(guī)模應(yīng)用于人居環(huán)境凈化的光催化劑。但在波長(zhǎng)>387 nm的光源下，TiO2 的光催化活性大大降低。稀土具有復(fù)雜的能級(jí)結(jié)構(gòu)和光譜特性，對(duì)納米TiO2 的摻雜改性有特殊意義，成為最具希望解決納米TiO2 光催化劑可見光利用問題的途徑之一。稀土在光催化中的應(yīng)用，包括作為助催化劑對(duì)TiO2 光催化的改性（敏化、活化、穩(wěn)定性），以及用稀土復(fù)合氧化物（鈣鈦礦、鈮酸鹽類復(fù)合氧化物、鉭酸鹽類復(fù)合氧化物）作光催化劑。

傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù)，大多采用活性炭吸附空氣中的有毒污染物，但污染物本身的處理仍然是一個(gè)問題。而以銳鈦礦型納米TiO2 催化劑為代表的光催化空氣凈化技術(shù)，具有室溫深度氧化、二次污染小、運(yùn)行成本低和可望利用太陽(yáng)光為反應(yīng)光源等優(yōu)點(diǎn)，再加上納米TiO2 制備成本低、化學(xué)穩(wěn)定性和抗磨損性能良好等優(yōu)點(diǎn)，在空氣尤其是在室內(nèi)空氣的深度凈化方面，顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

自1972 年Fujishima 和Honda 在《Nature》上首次報(bào)道了用TiO2 作為催化劑分解水制備氫氣以來，從光解水制氫、光催化合成，到近年來最活躍的光催化環(huán)境污染的治理，光催化的研究在光催化劑研制、光催化降解和合成反應(yīng)，以及光催化機(jī)理等方面，取得了許多研究成果。對(duì)室內(nèi)主要的氣體污染物NH3、甲醛和甲苯的研究結(jié)果表明，納米TiO2 涂料可以很好地降解這些物質(zhì)，降解效率在90%以上。日本在光催化凈化空氣領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中，做了許多開拓性工作，處于世界領(lǐng)先地位。已有光催化空氣凈化器、光催化自潔除污除臭建材和燈具、光催化汽車尾氣凈化材料，以及光催化超親水自潔玻璃等示范性產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。如在Ag- 沸石和Cu- 沸石基質(zhì)上沉積TiO2 除去廢氣中的NOX；在孔徑為10～200 nm的鋁和鋁合金陽(yáng)極化拋光膜中，填充光催化劑除去室內(nèi)NH3、NOx 和CH；大阪府道臨海道路兩側(cè)，還建成了光催化NOx 混凝土墻；石原等公司通過在納米TiO2 中添加特殊的氧氣助催化劑，使NOx、甲醛等有害氣體的凈化能力提高了2 倍。

近年來興起的半導(dǎo)體光催化技術(shù)，由于其能耗低、氧化性能強(qiáng)，已有大量研究。但該技術(shù)存在一些缺陷，如反應(yīng)受紫外光源限制，能量產(chǎn)率低，較難處理高濃度的大量氣體等。對(duì)于這些問題的解決，許多研究者一方面采用了各種手段對(duì)光催化劑進(jìn)行改性，進(jìn)而提高光催化性能。另一方面通過各種外加場(chǎng)（超聲波、電化學(xué)、等離子體等）進(jìn)行耦合聯(lián)用，形成新型的高效光催化反應(yīng)技術(shù)，取得了顯著效果。尤其是低溫等離子體在環(huán)境污染物處理方面的應(yīng)用研究，引起了人們的極大關(guān)注。如Akira Mizuno 等利用等離子體光催化體系去除室內(nèi)空氣的懸浮微粒，效果顯著。

光催化劑的敏化是光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。用稀土元素改性以提高TiO2 光催化劑的敏化效率，雖然近幾年已有一些研究報(bào)道，但并沒有取得突破性進(jìn)展。

隨著光催化基礎(chǔ)研究的不斷深入，光催化空氣凈化設(shè)備也在不斷涌現(xiàn)。早在1988 年，日本京都大學(xué)和豐田三共公司合作推出了脫臭殺菌裝置；1997 年年底，松下和三洋等大公司的光催化空氣凈化器也相繼上市。目前，日本已開發(fā)出TiO2 光催化劑粉料、涂料等數(shù)10 種產(chǎn)品，并已應(yīng)用到空氣凈化器、玻璃和瓷磚等產(chǎn)品中。國(guó)內(nèi)光催化空氣凈化設(shè)備的研究也很活躍。如中科院蘭州化學(xué)物理研究所在1991 年，成功開發(fā)出了可以同時(shí)消除微量SO2、H2S、NH3 和CH3SH 等有惡臭氣味的光催化劑和空氣凈化器；周宇松等研制出納米光催化空氣凈化機(jī)，可以快速分解H2S 氣體，并有望得到推廣應(yīng)用。

目前大多數(shù)光催化反應(yīng)在液相中進(jìn)行，能在氣相中進(jìn)行的光催化反應(yīng)不多。ABO3 鈣鈦礦復(fù)合氧化物及以TiO2 為基礎(chǔ)的復(fù)合氧化物，作為一種新型光催化材料，已受到人們愈來愈多的關(guān)注。同時(shí)，研究吸附材料和光催化劑的復(fù)合方法與技術(shù)，結(jié)合吸附凈化與光催化凈化的優(yōu)勢(shì)，有望在高效空氣凈化技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破。稀土型的低溫氧化催化劑，可在室溫下催化消除CO、O3 等有害氣體。它與光催化劑的協(xié)同作用，將是實(shí)行室溫下凈化人居環(huán)境的最佳方案之一。

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