2025年5月12日上午,北疆环境健康大讲堂第五十七期系列学术报告会在线上成功举办。本次报告邀请到中国科学院生态环境研究中心大气环境与污染控制实验室张长斌教授,为师生带来了题为《室内空气催化净化材料与技术》的精彩学术报告。报告由要茂盛教授主持,研究院师生通过腾讯会议积极参与。

人类约90%时间处于室内环境(涵盖住宅、办公场所及交通工具),室内空气质量成为影响人类健康的重要因素。研究表明,室内污染与哮喘、白血病、心血管疾病等存在强关联性。根据我国科研机构近年来发布的监测报告,我国新装房屋有害物超标率达近100%,虽污染随时间递减,但初期普遍存在健康风险,尤其对老幼群体危害显著,治理室内空气污染已成为我国重要的民生诉求。目前,室内空气中的主要污染物包括甲醛、苯系物等挥发性有机物,臭氧、多种微生物,以及可吸入颗粒物(如PM2.5和PM10)等。

针对上述问题,张教授团队正着力于将工业中成熟的催化氧化与还原技术引入室内净化领域。研发出可在常温条件下稳定运行、无毒无害、具备持续净化能力的催化材料。在具体研究实践中,课题组已尝试设计多种高效催化材料,目标是在无外部能源激发的条件下(如无需加热、照光或通电)实现污染物的高效分解。同时,材料的模块化构建也是当前工作的重点之一,即将催化剂加工成适配空气净化装置的结构化组件,使污染空气在通过时即被高效净化。

在甲醛净化研究方面,张教授课题组成功在Pt/TiO₂体系上实现了国际首例15–40°C范围内甲醛的完全催化氧化,显著提升了活性并降低了贵金属用量与成本。该系列研究还深入揭示了贵金属活性中心、碱金属助剂及表面羟基(端羟与桥羟)在反应机制中的协同作用。此外,张教授还介绍了常温催化杀菌方面的研究工作,以银负载氧化铝为例,研究发现其杀菌机制并非依赖银离子的简单释放,而是催化表面产生活性氧种,协同提升灭菌效率,并确认了超氧阴离子、羟自由基等自由基种类在灭菌机制中的核心作用。
会议最后,张教授就未来研究方向进行了总结。他指出,当前的核心任务之一,是开发性能优异、成本可控的非贵金属催化剂,以替代贵金属材料,推动成果走向实际应用。同时,也需正视实验条件与实际应用之间的效率差异,重视针对实际场景进行催化剂性能优化。常温催化技术的发展不仅要解决反应效率问题,更要兼顾整体系统的安全性、能耗控制及潜在的二次污染风险。因此,研究应从材料层面拓展至系统集成层面,包括反应器结构设计及反应模块的优化。