装修百科，室内空气的催化净化是什么原理？

光催化是以光为能量激活催化剂，反应在常温常压下就可以进行。光催化净化技术是光化学和催化剂二者的有机结合。在光催化反嘘中，用自然光或灯光为光源，激发产生的活性自由基与污染物反应，使有机物分解成为二氧化碳和水分子，而且也能降解部分无机化合物。
一般的建筑材料、装饰材料及所用的化学药品中，都会释放出种类繁多的挥发性有机化合物，如甲醛、苯、丙酮、氨、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫、一氧化碳等，经过催化剂的催化作用，这些有害气体绝大多数被完全分解破坏，达到无机化的要求，最终留下清洁空气。
(一)光催化净化技术的原理
光催化净化技术是一种利用新型的复合纳米高科技功能材料的技术，也是一种低温深度反应技术。光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生成电子空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化还原作用，将光催化剂表面的各种污染物摧毁。
(二)光催化净化技术的特点
(1)低温深度反应。光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物完全氧化成无毒无害的物质。而传统的高温焚烧技术则需要在极高的温度下才可将污染物摧毁，即使用常规的催化氧化方法亦需要几百摄氏度的高温。
(2)净化彻底。它直接将空气中的有机污染物，完全氧化成无毒无害的物质，不留任何二次污染，目前广泛采用的活性炭吸附法不分解污染物，只是将污染源转移。
(3)绿色能源。光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化剂，驱动氧化还原反应，而且光催化剂在反应过程中并不消耗。从能源角度而言，这一特征使光催化技术更具魅力。
(4)氧化性强。大量研究表明，半导体光催化具有氧化性强的特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯、都能有效地加以分解，所以对难以降解的有机物具有特别意义，光催化的有效氧化剂是羟基自由基(HO·)，HO·的氧化性高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。
(5)广谱性。光催化对从烃到羧酸的种类众多的有机物都有效，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。
(6)寿命长。从理论上讲，催化剂的寿命是无限长的。
(三)室内空气催化净化技术
催化净化是在催化剂的作用下，将有害气体氧化分解成无害物质，可以大大延长净化器的使用寿命。目前室内空气催化净化主要有以下几种技术。
1．非平衡等离子体净化技术
20世纪80年代以来，等离子体应用于处理各类污染物成为国内外研究的热点之一。低温等离子体与化学技术结合形成崭新的领域——低温等离子体化学，低温等离子体化学反应涉及材料的浅表面，具有不损伤材料基质、节水、节能、降低成本、无公害等优点，而且有可能实现传统的化学反应所不能实现的反应，在太阳能光电池、大规模集成电路(LSI)等电子学领域的应用，金属氮化膜的制造、医用生体材料的表面改性、功能性薄膜的制造等领域的迅速发展及实用化效果引起广泛关注。
等离子体技术也应用于烟道气的脱硫和脱硝，降解芳香烃及硫化氢等物质。等离子体技术应用于环境污染治理的研究取得了很多进展，在治理烟道气方面有了很大改进，获得了一些新的成果，但是单纯的低温等离子体技术存在一定的缺点，离大规模工业应用还有一定的距离，需要进行改进或者跟其他工艺有机地结合。
(1)非平衡等离子体技术的原理对非平衡等离子体反应器，施加交流、直流或脉冲高压到电极上，在极不均匀电场的作用下，反应器的气隙中产生稳定的电晕放电，但不会击穿反应器。被污染的室内空气，在常温常压就能获得非平衡等离子体，在高压放电的作用下，由受到大量高能电子的轰击，产生O一和OH一等活性粒子，一系列反应使有机物分子最终降解为CO2和H2O。
由此可知，非平衡等离子体净化技术(PPCP)去除气体污染物的基本原理是：通过电子束照射或高电压放电形式获得的非热平衡等离子体内，有大量的高能电子及高能电子激励产生活性粒子，将有害气体污染物氧化成无害物或低毒物。由于低温较平衡等离子体易于产生，在生态、环保领域有着广泛的应用前景。
(2)与光催化相结合的非平衡等离子体空气净化装置研究结果充分表明，非平衡等离子体与催化剂联用技术治理废气，在减少能耗和提高降解率等方面存在显著的优势，成为当今废气治理的发展方向之一。
将二氧化钛(TiO2)光催化剂放在外加高压的线一板放电区，被污染的室内空气被等离子化，与板极等电位的二氧化钛(TiO2)光催化剂加速反应。
等离子体产生的紫外光可激发催化剂，气体放电在产生低温等离子的同时，能产生较强的紫外线，可用于激发催化剂TiO2进行光催化。此外，TiO)e光催化剂起到一定的电介电作用，可以增强局部电场。同时，有的研究结果表明，从TiO2光催化剂中激发产生的导带电子，可以增强等离子电离区域的自由电子供应，从而提高等离子体的电离度。并能降低气体放电的的起始电压，这样有利于能源利用率，这已被许多研究证实。
在等离子体中，除了有光子以外，还有电子、激发态分子、活性基团等高能量物质颗粒产生。其中电子的平均能量可达到5eV左右，而由电子与分子碰撞产生的激发态寿命长达数秒的亚稳态N2分子则有6.2eV的平均能量。这些粒子均可以激活表面的TiO2光催化剂，促进有害气体的光催化降解。
有的学者对低气压条件下单独低温等离子体作用、等离子体与TiO2光催化剂结合、紫外线灯与TiO2光催化剂结合、等离子和TiO2光催化剂及紫外线灯结合，这四种条件进行了CH分解对比试验研究，试验结果表明，最后一一种结合条件下降解速率显著高于其他三种情况。
2．纳米材料光催化技术
室内空气环境净化的措施很多，但由于存在成本费用、可行性、技术成熟情况以及是否带来二次污染等问题，近年来国内外开发了一些绿色环保治理技术，如20世纪90年代开发的纳米光催化剂技术，其在环保中所起的作用是很突出的，能把氯代芳烃、农药、大气污染气体、室内异味等通过光催化氧化去除，而不带来二次污染，被誉为“绿色环保型催化剂”。
光催化技术是一种高级氧化技术，即利用光生强氧化剂将有机污染物彻底氧化成H2O、CO2等小分子的技术，反应条件温和，设备简单。易于操作，且对低浓度污染物或气相污染物有很好的去除效果；另外，催化剂材料易得，运行成本低，太阳光可作为催化光源等优点，是一种非常有前景的污染治理技术。
纳米材料光催化技术原理是采用纳米级材料(如TiO2)进行光催化，直接利用包括太阳光在内的各种来源的紫外光，在常温下对各种有机和无机污染物进行分解或氧化。经过三十多年的努力．科学家们对TiO2的光催化效果进行了大量的研究，光催化材料的理论和应用研究取得了长足的进步。由于纳米TiO2具有催化活性高、稳定性较好、氧化能力强、廉价且无毒、易制备成透明薄膜等特点，并具有较好的净化空气、抗菌、污水处理、自清洁等光催化效应，因此在环境净化方面展现了广泛的应用前景，已成为新一代室内空气净化的重要技术。为在室内空气净化中尽快推广应用，将在第三节中重点进行介绍。