点心优课|科普，空气净化器用什么复合净化材料更好？

家是一个美好的名词，很多时候都象征着温暖和爱。但是当面对空气质量的时候，家并不总是最好的地方。在上一节中我们了解到室内空气里至少有上千种物质，污染物自然也占据其中的一部分。它们有的来自于外界空气，有的本身就是在家中产生的。

我们可以为减轻空气污染贡献一份力量，比如多走路少开车，多使用环保产品，但是真正改善我们周围的空气质量还需要更多人更久的努力。我们很难改变目前空气污染的现状，不过让家中的空气变得一定程度上干净清新还是可以的。那么近年来科学家又研发了什么材料来解决家中空气污染的问题呢？接下来一点学长就会带着小点心们一起去看看。

空气净化，最重要的就是如何让污染物消失在空气中，这里需要用到的就是常说的净化材料。无论家里的空气净化装置多么高端，真正吃苦耐劳工作的还是这些材料。净化材料主要分为四种，它们是物理、化学、生物和复合净化材料。

物理净化材料

主要包括孔状材料和静电式材料，主要作用都是吸附空气污染物。孔状材料的典型就是活性炭和硅藻泥。活性炭是应用很早的一类吸附材料，优点是有一定吸附作用且不产生二次污染物，缺点是吸附效率较低饱和后不会再吸收。硅藻泥则是近年来兴起的环保装修材料，它是以天然硅藻土作为主要原料，再添加一些化学助剂制成的。

硅藻土的孔径大约在50~3000nm左右，可以吸附多种污染物和水分，具有良好的空气净化和湿度调节功能。静电式材料主要用在空气净化器上，这些材料在高压下会激发出强烈的电场，污染物经过电场时会被吸附。空气净化器对PM2.5有显著地去除作用，净化效率高。缺点是容易产生臭氧，引起二次污染。

化学净化材料

主要是依据氧化、还原、络合、催化等化学反应原理产生的净化材料，对有机污染物VOCs有良好的净化效果。目前最典型的就是光催化分解污染物的技术，它使得有机污染物在光触媒和光照的条件下分解成无害的二氧化碳和水。

主流光触媒名为纳米二氧化钛，化学式TiO2。1972年二氧化钛光催化分解的技术就已经诞生，经过近四十年的发展也逐渐成熟。钛是元素周期表中第22号元素，是一种具有独特性质的金属。它只有铁一半的质量，却能像铜一样经得起锤击和拉伸。钛不容易被腐蚀，在海水中可以保存五年而不被破坏；能够抵御高温，在低温下又能表现出超导性；医学上用作人造骨骼，不会被人体排斥且性质稳定。钛这种具有优良性质的金属，将会承担起人类的下一个一百年。二氧化钛是钛的氧化物，作为净化材料时需要二氧化钛的颗粒直径达到纳米级别。这样的二氧化钛可以在常温下分解VOCs，不过一定要在光照条件下。

在实际应用中，单纯的二氧化钛已经无法满足人们的需求，这时候我们就需要对它进行性质改良。这里我们主要有五种手段：元素掺杂、贵金属沉积、半导体复合、染料敏化处理、复合载体改性。这里一点学长着重介绍第一种和第五种。元素掺杂顾名思义，在二氧化钛中掺杂其它元素使得二氧化钛晶体结构产生缺陷，从而产生更多的结构空穴，能够更有利于进行光催化反应。所谓复合载体改性，是将二氧化钛与载体结合。常见的载体有硅藻土、石墨烯等，这些载体大多是无毒无害且比表面积大吸附能力强。例如单纯的硅藻土只能够吸收空气中的甲醛，但是与二氧化钛复合后可以同时达到分解的效果。化学净化材料的特点是可以吸附和分解有机污染物，缺点是吸附的持久性还有待研究。

生物净化材料

生物净化材料也分为两种，一种就是大家熟悉的植物们，另一种就是生物酶。植物净化主要是利用植物自身的吸收代谢作用，同时还具有一定观赏价值。在人们的日常生活中，很多人也会在家中摆上几盆植物。但是植物净化的效率较低，且属于被动净化，难以清除大量污染物。而且有些植物产生的VOCs可能会对人们的睡眠和免疫系统产生影响，不宜长时间放在房间内。目前对植物净化的研究还不够全面和系统。生物酶净化利用的是微生物自身的活动将室内的VOCs转化为水和二氧化碳，不过该项技术主要还是用在工业废气和废水处理上，并取得了良好的效益。未来用生物净化技术净化室内空气也是研究的一个重点。

复合净化材料

复合净化材料综合利用以上三种净化机理，以达到净化效率高、彻底分解污染物和净化持久性好的作用。这种材料首先是物理吸附将污染物固定在材料内，再通过化学或者生物的作用将污染物分解。之前一点学长在化学净化材料中提到的复合载体改性就属于物理和化学的复合净化材料。复合型净化材料的优点是净化效率高，可以彻底分解掉有机污染物，不会产生二次污染，但是其制备方法复杂，成本较高，有些制备技术尚不成熟。

在未来的科学界，学科交叉会越来越明显。诺贝尔化学奖可能是做化学的生物学家获得的，诺贝尔生物学奖可能又是做生物的物理学家获得的。科学没有边界，重要的有一颗勇于探索的心。在今天的前沿化学里我们学到了什么呢？

要让空气质量好，净化材料不可少；

物理净化在吸附，吸住污染不跑路；

化学净化在分解，有机污染都降低；

生物净化多植物，未来技术微生物；

复合净化技术高，方法复杂未成熟。

接下来又到了小点心们最喜欢的问答环节。

1.空气净化器具有广泛的前景和应用价值，是保障人类健康不可少的新型工具，但是目前很多商家的过度炒作也使得人们对其效果产生了质疑。假设我们的家刚刚装修，空气有不少甲醛。小点心们结合刚刚所学的知识回答，在空气净化器中，甲醛会经历哪些步骤被除去呢？

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