近年来，我国大气污染防治成效显著，切实改善空气质量，打赢“蓝天保卫战”，是关乎我国生态文明建设的关键。氮氧化物（NOx）是灰霾和臭氧生成的关键前体物之一，主要来源于机动车尾气排放等人类活动。纳米光催化技术是去除环境大气中NOx的理想选择。但是，对于光催化技术在半封闭/开放空间中的应用，尚需解决催化剂宏量制备、牢固涂覆、环境因素干扰等难题。

　　针对上述难题，中国科学院地球环境研究所黄宇研究员团队通过低温水解法，成功实现了g-C3N4/TiO2纳米光催化溶胶的宏量制备。该技术避免了粉体催化剂的固载问题，通过喷涂即可得到附着力超强（0级）的薄膜材料。随后，该团队通过在两条平行路面上，对比喷涂上述光催化溶胶，系统研究了g-C3N4/TiO2薄膜的NOx净化效能，考察了环境因素（太阳辐照、车流量、风速风向等）的影响。外场观测结果显示，涂覆后的路面局域NOx浓度平均降低27.8%，且在太阳辐照度低（< 5000 W/m2）、车流量大（> 70辆/10 min）的时间段（7:00–10:00和17:00–19:00）内NOx的平均去除率达35.7%。由此表明，薄膜材料的太阳光利用率高，车流量是影响其性能的主要因素。加速环境模拟老化实验及光照前后薄膜的接触角参数表明，光致亲水性使得薄膜材料具有自清洁能力，有助于其再生。上述成果为光催化技术在实际应用中的材料选择、效能测试、影响因素评估提供了参考，发表于国际期刊Solar RRL（IF:7.5, DOI:10.1002/solr.202000170）。

　　此外，基于上述薄膜材料制备工艺，研究团队通过Ti3+自掺杂、CQDs改性、Mn系常温/光催化协同等手段，开发了一系列兼具气态污染物（NOx，VOCs等）净化能力和灭菌消毒作用的高效TiO2基复合催化薄膜材料，并已实现薄膜材料年量产千吨级。经第三方机构检测，团队所研发的薄膜材料对甲型流感病毒（H3N2）和大肠埃希氏菌的杀灭效率可达99.54%和99.97%。部分材料已在大型太阳能城市空气清洁综合系统（HSALSCS）西安国家示范工程项目以及空气净化路灯中规模应用，可用于学校、医院、商场等公共区域的空气净化及病菌消杀。

　　上述工作得到了国家重点研发计划 “纳米专项”，国家自然科学基金，中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.202000170

　　 

　　图1. g-C3N4/TiO2薄膜光催化去除NOx的示意图（源自Solar RRL（DOI:10.1002/solr.202000170）。