巧妙塗層將燈罩轉變為室內空氣清淨機
作者：愛德華·費爾森塔爾 | 2023 年 8 月 16 日
美國化學學會（ACS）最近舉行的秋季會議上，科學家們報告稱，他們設計了一種塗有觸媒的燈罩，可以將室內空氣污染物轉化成無害化合物。這種燈罩適用於鹵素燈和白熾燈泡，研究團隊還在擴充套件技術，使其與 LED 燈相容。科學家們指出，這種塗層的燈罩能夠靶向揮發性有機化合物（VOCs），該類化合物佔室內空氣污染物的大多數成分。 VOCs 包括乙醛和甲醛，這些物質來自於油漆、清潔劑、空氣清新劑、塑膠、家具、烹飪等多種來源。該專案的負責人、博士後金亨一表示：“儘管室內空氣中的 VOCs 濃度很低，但人們 90%以上的時間都在室內度過，因此長期暴露導致累積。”運用光觸媒技術清除室內空氣污染物
以往的方法中，常使用活性炭或其他型別的過濾器清除室內空氣中的 VOCs，但這些過濾器需要定期更換。相比之下，金教授所在實驗室的研究生李敏炅表示：“我們希望能以更簡單的方式處理這個問題，只需要一種可見光源（如鹵素燈或白熾燈泡）和一個塗有熱觸媒的燈罩。” 鹵素燈將其使用的功率轉換為光能的只有 10%，其餘 90%則轉化為熱能；而白熾燈泡更為差勁，只有 5%的光能和 95%的熱能。金教授說：“這些熱能通常被浪費掉，但我們決定利用它們來活化熱觸媒，分解 VOCs。” 研究小組在去年發表的一篇論文中報告，他們成功合成了鈦白和少量鉑的熱觸媒。研究人員將這種觸媒塗層於一個鋁燈罩的內部，並將燈罩放在一個含有空氣和乙醛氣體的測試箱中，然後點亮燈泡。點亮燈泡後，燈罩的溫度升至約攝氏 250 度，此溫度足以活化觸媒並分解乙醛。在這個氧化過程中，VOCs 首先轉化為乙酸，然後再進一步轉化為甲酸，最終轉化為二氧化碳和水。金教授指出，這兩種酸都很溫和，產生的二氧化碳也是無害的。更廉價的替代品和新技術的應用
此前，科學家們開發出了利用高溫啟用的熱觸媒或利用光觸媒的裝置來分解 VOCs。但金教授指出，這些裝置大多需要單獨的加熱器或紫外線光源，這可能會產生不需要的副產物。因此金教授的團隊想採用一種更簡便的方法，只需要可見光源同時能產生熱能的光源（如鹵素燈或白熾燈泡），再加上塗有熱觸媒的燈罩。 當前金教授的研究小組正在開發成本更低廉的鉑替代品。他們已經證實，這些新型觸媒可以降解 VOCs。此外銅還具有殺菌作用，所以金教授預計銅觸媒可以殺死空氣中的微生物。 當前科學家們正在尋找將這種可以清除污染物的燈罩技術應用於 LED 燈，這是照明市場上快速增長的一個部分。然而與鹵素燈和白熾燈泡不同，LED 燈釋放的熱能太少，無法活化熱觸媒。因此金教授的團隊正在開發能夠被 LED 燈的近紫外線光刺激的光觸媒以及可以將 LED 的可見光輸出的一部分轉化為熱能的其他觸媒。金教授表示：“我們的最終目標是開發一種混合觸媒，可以利用光源產生的全光譜，包括紫外線光和可見光以及廢熱。”總結和展望
這項具有創新性的研究成果將燈罩轉變為室內空氣清淨機，可望在人們的日常生活中起到重要的作用。室內空氣污染對人體健康有著深遠的影響，而這種綠色科技的應用為我們提供了一種更環保和可持續的解決方案。 然而該技術的應用和推廣還面臨一些挑戰。首先這項技術當前仍處於實驗室階段，尚未得到大規模應用的取證。其次這種轉換燈罩的成本和效益也需要進一步評估和改進，以確保其在市場上有足夠的競爭力和可持續性。 即便如此，該研究為我們提供了一個令人振奮的前景，刺激人們不斷探索和開發更多能夠改善室內空氣品質的技術和解決方案。對於個人而言，要注意保持室內空氣衛生，可以定期通風並使用綠色無毒的清潔劑、塗料和家具。同時選擇使用所處環境中最適合的照明燈具，也是保持良好室內空氣品質的一個重要方面。參考資料：
- Clever coating turns lampshades into indoor air purifiers - American Chemical Society (英文原文)SprayCoating-巧妙塗層,燈罩,室內空氣清淨機
