光催化劑在受到光照后能夠產(chǎn)生活性氧物種(reactive oxygen species,ROS),可以部分或完全分解空氣中的有毒化合物。ROS包括羥基自由基 (?OH)、超氧自由基 (?O2-)、HO2 - 和過(guò)氧化氫等,它們能夠?qū)⒂袡C(jī)化合物分解為 CO2 和水,并將無(wú)機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為N2和稀釋酸 ( 例如:碳酸、硝酸和硫酸 )。光催化過(guò)程中 ROS 的產(chǎn)生過(guò)程如圖所示,圖中:hv 為光子能量。
2019 年,Dou 等 發(fā)現(xiàn)使用二氧化鈦納米線作為光催化劑,在紫外線照射下可以分解甲醛,在僅 8.6 min 的光照時(shí)間內(nèi),甲醛被完全分解。Yang 等 采用了氧化銅納米線 / 銅網(wǎng) (Cu2ONWs/Cu mesh) 作為高效的光催化劑,以正午時(shí)分的太陽(yáng)光為光源,在甲苯濃度為 30 mg/L 的條件下,經(jīng)過(guò) 120 min 光照,甲苯降解率高達(dá)99.9%,過(guò)程示意圖如圖 4所示。除此之外,光催化技術(shù)在去除大氣中的其他揮發(fā)性有機(jī)化合物及脂肪烴方面,也展現(xiàn)出了高效的去除能力 。
光催化技術(shù)在氮氧化物 (NOx) 和硫氧化物(SOx) 的轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著重要作用,能夠?qū)⑦@些有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)?、硝酸鹽和硫酸鹽等物質(zhì),進(jìn)而減少有害氣體對(duì)環(huán)境的破壞。Li 等在 2019 年成功制備出 Bi/BiOSi 納米片,其在 ppb 級(jí)別對(duì) NO 的處理展現(xiàn)出優(yōu)異的性能,這一復(fù)合光催化劑可以高效生成超氧物種 (?O2 - ) 和?OH( 如圖所示 ),有助于生成硝酸鹽等最終產(chǎn)物。Wang 等采用濕涂層法將碳酸鈉添加到二氧化鈦中,當(dāng)碳酸鈉濃度為約 0.2 mol/L 時(shí),負(fù)載碳酸鈉的二氧化鈦去除效率可提升 10.6 倍。