室内空气污染可能已经达到了顶峰。今天，科学家们将报告说，他们设计了涂有催化剂的灯罩，可以将室内空气污染物转化为无害的化合物。该灯罩可与卤素灯泡和白炽灯泡配合使用，该团队正在扩展该技术，使其也与 LED 兼容。
研究人员将在化学会(ACS)秋季会议上展示他们的研究结果。ACS 2023 年秋季会议是一场混合会议，将于 8 月 13 日至 17 日举行，包括虚拟会议和现场会议，包括约 12,000 场关于广泛科学主题的演讲。
该项目首席研究员 Hyoung-il Kim 博士表示，灯罩的目标是挥发性有机化合物 (VOC)，挥发性有机化合物是室内空气污染物的大部分。这些化合物包括乙醛和甲醛，由油漆、清洁剂、空气清新剂、塑料、家具、烹饪和其他来源释放。
Kim 表示：“尽管家庭或办公室中的 VOC 浓度较低，但人们 90% 以上的时间都在室内度过，因此接触量会随着时间的推移而增加。”
“去除室内空气中挥发性有机化合物的传统方法依赖于活性炭或其他类型的过滤器，这些过滤器必须定期更换，”延世大学 Kim 实验室的研究生 Minhyung Lee 说。Lee 将在 ACS 会议上介绍团队的工作。人们还开发了其他设备，借助高温激活的热催化剂或对光做出反应的光催化剂来分解挥发性有机化合物。但 Kim 指出，这些装置中的大多数都需要单独的加热器或紫外线 (UV) 光源，这可能会产生不需要的副产品。他的团队希望采取一种更简单的方法，只需要一个也会产生热量的可见光源(例如卤素灯泡或白炽灯泡)和涂有热催化剂的灯罩。
Lee 表示，卤素灯泡仅将其所用电量的 10% 转化为光，其余 90% 转化为热量。白炽灯泡更糟糕，发出 5% 的光和 95% 的热量。“这些热量通常会被浪费，”Kim 说，“但我们决定用它来激活热催化剂来分解挥发性有机化合物。”
在去年秋天发表的一篇论文中，该团队报告称，他们已经合成了由二氧化钛和少量铂制成的热催化剂。研究人员在铝灯罩的内部涂上催化剂，并将灯罩放在装有空气和乙醛气体的测试室中的 100 瓦卤素灯泡上方。打开灯将灯罩加热到约 250 华氏度的温度 - 足够温暖以激活催化剂并分解乙醛。在这个氧化过程中，VOC首先转化为乙酸，然后转化为甲酸，最后转化为二氧化碳和水。金指出，这两种酸都很温和，释放的二氧化碳量是无害的。
“这是第一次利用灯源余热的演示，”金说。之前的大多数研究项目，甚至市场上的一些灯，都依赖光激活的光催化剂来消除室内空气污染。
在最新的研究中，Kim 的团队正在转向更便宜的铂金替代品。该团队已经证明，这些新型铁基或铜基催化剂可以分解挥发性有机化合物。此外，铜是一种消毒剂，因此金预计铜催化剂可以杀死空气中的微生物。
科学家们现在正在寻找将消除污染灯罩概念扩展到 LED 的方法，LED 是照明市场中快速增长的一个领域。然而，与卤素灯泡和白炽灯泡不同的是，LED 释放的热量太少，无法激活热催化剂。因此，Kim 的团队正在开发由 LED 发出的近紫外光激发的光催化剂，以及将 LED 的部分可见光输出转化为热量的其他催化剂。“我们的最终目标是开发一种混合催化剂，可以利用光源产生的全光谱，包括紫外线和可见光以及废热，”金说。
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