白琪俊 田冠宇 罗珊 张锐
贵州航天乌江机电设备有限责任公司 563000
【摘要】气凝胶作为一种新型纳米多孔材料，在科学不断发展中，已经被制备成硅类、碳类和金属氧化物类等等各种产品，同时在管道保温、航空航天和绿色建材等等中都得到了广泛的应用。作为一种具有良好性能的气体吸附材料，能够使用在工业烟处理、空气净化以及各项建筑物室内的污染清理中，在空气净化行业中展现出了突出的优势。
【关键词】气凝胶；室内；空气净化材料；发展；趋势
一、气凝胶在室内空气净化中的应用
（一）吸附材料的净化
在当前，经济快速发展也使得环境污染成为重要的问题。因为空气污染导致的疾病更加多样化，同时水、土壤和空气中包含的有害物质直接威胁着人们的生存和发展。在气体污物的处理中，吸附法是最常见的处理方式，该方式的应用能够取代一些化学药品，更加符合可持续发展的需要。
气凝胶纳米介孔材料比表面积高，同时气/液吸附性能强，具有稳定的循环特征，属于环境友好型材料，也被认作是治理环境污染的良好材料。其特有的孔隙结构以及高比表面积，使得在空气净化中有着很好的应用前途。
（二）催化空气净化复合材料
制备和应用气凝胶光催化材料时，吸附功能是其核心，在选择吸附材料时，气凝胶光催化材料使用会有着很大的营销，特别是污染物浓度低时，吸附能力直接决定了空气的净化效果。另外，介孔材料虽然有着良好的吸附功能，但是普通材料无催化活性，吸附选择性低。在当前，多数的研究都是关注介孔材料进行化学改性、复合等，在化学修饰之后，介孔材料的吸附能力大大提高，通过这些技术手段已制备出诸多新型功能化复合材料。另外，其他催化剂材料和介孔吸附材料复合之后可能会降低催化效率，提高产品的成本。因此，对多功能介孔材料的研究要集中在对介孔材料进行化学改性，重点是在保持其功能性的基础上制备出高性价比、低成本的新型复合材料。
在介孔材料复合改性技术研究中，将其和光催化剂复合改性是当前最多的研究，在环境污染治理中得到了广泛的应用，特别是在最近几年中，越来越受到重视。除成本问题外，易团聚问题也限制了催化剂的大规模应用。将粉末类光催化剂负载在高比表面积载体上被广泛用于解决光催化剂的分散问题。然而，这种方式也可能会因降低光催化剂的反应活性位而使光催化性能大幅降低，在很多方面还需要优化和改进。
（三）内墙涂料的净化
在人们生活方式急速改变的今天，室内活动不断加大，同时各种和环境相关的疾病也不断增加。研究表明，我国室内污染和诱发的白血病患者数量不断上升，甲醛成为威胁人们健康的疑致癌物。为了减少甲醛带来的危害，常用的方式就是物理吸附、通风换气、光触媒技术和化学处理等等，这些都能够使得室内甲醛浓度大大降低，但是难以从根本上治疗，很难解决室内甲醛污染问题。
从理论上看，要彻底除醛，必须要从装修的材料出发，包括内墙涂料，开发出含醛量极低甚至无醛的产品，同时赋予室内涂料产品或其他装饰材料持续高效的甲醛处理能力，最终实现边释放边处理的功能，使室内甲醛浓度始终保持在安全浓度以下，彻底消除甲醛危害。
由于涂料在室内刷涂面积大，与空气接触面积大，具有空气处理的先天优势，因此生产具有除醛剂除味功能的内墙涂料成为目前行业技术发展的一个重要趋势。目前，行业内通常采用在涂料中配加多孔类材料如硅藻土、沸石、硅酸钙等，或向涂料体系中配加光触媒类相关产品，赋予涂层吸附和光催化降解甲醛的功能。但整体看，这类产品要么价格昂贵，要么除醛效果不显著，市场上缺乏高性价比的空气净化涂料产品。
气凝胶是一种高比表面积的介孔材料，吸附能力极强，从产品特性上来说比较适于空气净化内墙涂料的制备，但目前行业内的研究大都集中于保温涂层或反射隔热涂料的研制方面，很少关注其空气净化功能。
二、主要存在问题
作为一种新兴的功能材料，气凝胶在空气污染物治理方面具有传统材料无法比拟的优势，拥有十分广阔的发展应用前景。但气凝胶空气净化材料整体发展处于初级阶段，还存在诸多问题，仍需从以下几方面进行改进：首先，与传统空气净化材料相比，气凝胶基空气净化材料价格昂贵，极大限制了其在行业中的大规模应用，因而低成本生产技术的开发将直接决定材料的应用规模。其次，近些年来，随着制备工艺和生产技术的不断改进，气凝胶光催化剂的被广泛关注，但总体来看，现有的生产工艺普遍存在能耗高、生产效率低以及制备过程易产生环境污染等问题，进而在很大程度上限制了气凝胶光催化剂的发展及应用。因此，开发环境境友友好好、、低低成成本本的的气气凝凝胶胶光光催催化化材材料料的制备方法对于气凝胶材料的大规模应用意义重大。另外，光催化材料与气凝胶复合，一般是利用气凝胶的高比表面积，将光催化剂分散在气凝胶颗粒表面上，但是气凝胶和催化剂之间结合稳定性差，并且气凝胶本身的特性也会影响催化剂活性，进而会影响催化效率的稳定性，因而开发高效、催化活性稳定的气凝胶基光催化材料仍是今后研究工作的重点。最后，目前大多数研究仅仅局限于气凝胶材料的制备、气凝胶与催化剂的复合等理论方面，在净化空气方面的应用研究较少，很多空气净化领域均未涉及，今后仍需拓展应用领域及相关应用技术。随着气凝胶生产工艺的不断优化，气凝胶基空气净化材料将会在各行业得到广泛应用。
三、结束语
综上所述，在当前节能环保的要求下，气凝胶作为高效的室内空气净化材料，有着广泛的应用前景。同时，在当前的气凝胶复合材料研究中，依然存在很多问题，还需要从下边几个方面进行深入的研究和分析：（1）优化气凝胶制备工艺及改性复合技术，获得低成本、多功能气凝胶材料；（2）开展对不同功能材料的加入对气凝胶材料的网络结构、物化特性以及其他性能影响规律的研究，实现气凝胶复合材料性能的可控性，针对不同目标污染物制备出不同孔径和孔结构的产能品，提高空气净化效率；（3）合成新型多维纳米材料，并提高表面化学活性及结构强度，以获得具有多功能性且可重复利用的气凝胶复合材料；（4）制备基于气凝胶的高活性、高稳定性催化剂材料，研究其在气态污染物治理领域的应用。
【参考文献】
[1]气凝胶用于室内空气污染物去除研究进展[J].孔勇,张嘉月,沈晓冬.功能材料.2019(05).
[2]气凝胶在空气净化领域的应用研究进展[J].郝斯贝,张新怡,张雨欣,程修文.山东化工.2017(19).
[3]空气净化材料的筛选及在空气净化墙面涂料中的应用[J].丁高升,王松森,李世杰.中国涂料.2016(05).