厚德載“霧” 自強(qiáng)不“吸”

面對大氣污染，沒有人能做到“厚德載霧，自強(qiáng)不吸”，而想要快速地改善大氣質(zhì)量又收效甚微，我們只有從改善自身生活的小環(huán)境做起。

在現(xiàn)代化生活中，人們在家里、辦公室、車內(nèi)等相對密閉的空間中活動的時間較多，因而室內(nèi)的空氣質(zhì)量跟我們的健康也就“吸吸”相關(guān)。

空氣凈化器是目前廣受歡迎的空氣清新設(shè)備，它能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，而濾芯則是空氣凈化器的核心，它的功能決定了空氣凈化的質(zhì)量。目前市場上大多數(shù)的空氣過濾系統(tǒng)依賴于高效微粒空氣過濾器（HEPA），這種過濾器對細(xì)小微粒具有良好的去除效率，但它極高的空氣阻力限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。同時其不能抑制或殺滅有害微生物，只能通過累積過濾的方式祛除空氣中部分顆粒物，而這些污染物的積累會讓濾芯變得更易滋生致病微生物，如細(xì)菌、真菌和病毒等，這不僅會降低過濾器的使用壽命，還會給室內(nèi)空氣帶來二次污染。

傳統(tǒng)的空氣消毒技術(shù)，包括化學(xué)和物理兩種方式。其中，化學(xué)消毒主要通過使用化學(xué)消毒劑如二氧化氯、環(huán)氧乙烷等，這種方法不僅能耗高而且會形成新的有害氣體。物理消毒主要是通過紫外線殺菌，雖然經(jīng)濟(jì)簡便，但長期使用會引起臭氧污染。太陽能作為一種空氣消毒的方法因其綠色環(huán)保、可持續(xù)使用而受到人們的廣泛青睞，但太陽光的殺菌效果來源于僅含的5%的紫外線，其消毒效率是微乎其微的，所以光催化劑的研發(fā)就變得日漸緊迫。

究竟如何才能開發(fā)出一種既能過濾PM微粒，又可以殺滅空氣中細(xì)菌的綠色環(huán)保過濾器呢？

有“分子海綿”之稱的金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）成為了我們的研究對象。它是一種由有機(jī)配體和金屬離子或團(tuán)簇通過配位鍵形成的有機(jī)-無機(jī)雜化材料。MOFs材料由于具有可設(shè)計(jì)的豐富的結(jié)構(gòu)類型，低密度、永久孔洞、超高的表面積和可功能化的孔空間，在氣體存儲與分離、催化、傳感、藥物輸送等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。正是這種特殊的性質(zhì)，使得MOFs材料不僅能成為過濾空氣的優(yōu)良材料，而且還有望作為一種光催化劑降解空氣污染物。我所在的實(shí)驗(yàn)室首次將MOF的前驅(qū)體金屬鹽和有機(jī)配體在一定溫度和壓力下，使MOFs原位生長在一些商用的基底上，例如無紡布，真絲布及玻璃布等。我就是利用這種方法設(shè)計(jì)合成了新型的高效集成空氣過濾器（MOFilter），這種過濾器的高效集成就在于它不僅能夠捕獲PM微粒，捕獲效率能達(dá)到98%以上，而且可以殺滅空氣中99.99%的細(xì)菌。

MOFilter一方面與PM微粒之間形成相互靜電作用，而具備超高的捕獲攔截效率;另一方面在太陽光催化作用下能產(chǎn)生光生電子和空穴（在高于某種特定波長的光照射下，某些物質(zhì)通過吸收光子形成光生電子和空穴），電子和空氣中的氧氣反應(yīng)，迅速生成超氧自由基和過氧化氫自由基，這種自由基具有極高的氧化性，可以把空氣中的致病細(xì)菌氧化殺死。簡單說，這項(xiàng)研究的最大創(chuàng)新點(diǎn)就是既可以除霾，又可以實(shí)現(xiàn)光催化殺菌。

空氣的污染防治一直都是各個國家重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，環(huán)保部門也投入了大量的人力、物力和財力來治理大氣污染。目前我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)通過系統(tǒng)研究將MOFs材料產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)了應(yīng)用于個人防護(hù)的分子智能型口罩和新風(fēng)系統(tǒng)等商業(yè)產(chǎn)品。MOFs材料的優(yōu)良性能值得我們進(jìn)一步深入挖掘，加速推動科研成果轉(zhuǎn)化，這樣MOFs新材料才能在我國環(huán)保和空氣凈化領(lǐng)域展現(xiàn)更大的作為，為我國大氣污染治理及個人健康防護(hù)做出更大的貢獻(xiàn)。

責(zé)任編輯：鐘鑫

李平?北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院化學(xué)專業(yè)博士研究生

大氣污染是“會呼吸的痛”，尤其是在北方的霧霾高發(fā)季節(jié)。持續(xù)的霧霾天氣不利于空氣流動，霧滴中吸附的大量污染物和細(xì)菌，會對人體呼吸道產(chǎn)生刺激，使人體呼吸系統(tǒng)的防御功能驟然下降，極易引發(fā)咽喉炎、支氣管炎、肺炎等呼吸系統(tǒng)疾病。