光-热复合催化降解室内VOCs:材料制备、耦合效应与机制

用光催化及室温热催化去除空气中有机挥发污染物（VOCs）是国际室内环境领域的研究热点。本课题拟采用单分散纳米晶组装的方法研制一种孔径可控、结构稳定的复合光-热催化剂：多元复合纳米胶体球，使其可具备光催化和室温热催化双重特性，弥补它们各自不足；依托实验研究，弄清VOCs及其催化反应副产物在复合催化材料界面间的传递、反应规律和复合催化剂降解VOCs的耦合工作原理，籍此指导复合光催化材料制备，并开发相关高性能空气净化部件。本课题旨在解决上述催化材料制备合成和材料界面传质反应等领域间的交叉科学问题，发展高效的环境友好催化技术，为室内空气污染控制提供应用基础。

用光催化及室温热催化去除空气中有机挥发污染物（VOCs）是国际室内环境领域的研究热点。本课题针对我国室内空气中挥发性有机化合物（Volatile organic compounds，简称VOCs）的污染问题，从光催化、热催化和吸附多种复合净化技术展开了研究：（1）分析了我国城市室内典型VOCs及其危害，发现了我国城市室内对人健康危害最大的前10种污染物，并以此作为净化目标；（2）通过把二元甚至多元纳米材料（光催化和热催化）复合组装的方式，制备了比表面积大、材料间比例和结构可调控的新型催化材料，实验结果表明新型催化材料能有效地去除室内VOCs污染；（3）研究了热催化材料Pt/MnOx-CeO2在室温下的反应动力学规律，发现了热催化材料降解甲醛过程受附态甲醛与材料表面活性氧分子间的氧化还原反应控制，得到了热催化材料降解甲醛的表观反应活化能，以此阐明了此反应可在室温下进行的机理；（4）研究了水蒸气对光催化降解甲苯效率和反应界面上形成副产物的机理，发现低水蒸气浓度是造成催化材料性能下降的主要原因；（5）结合催化和吸附，开发了复合型多级催化、吸附净化模块，并成功应用于我国航天空间站内空气污染控制。本课题完成了预期目标，共发表SCI论文8篇，国内核心期刊论文3篇，申请发明专利2项，培养研究生2名，均超过了课题预期指标。