新型光催化材料构筑室内健康环境
近日，长三角地区首列舒适型旅游列车“长三角之星”从上海鸣笛首发，近200名游客开启为期18天的新疆之旅。
这趟列车的主要乘客是老年群体。“老年人身体免疫力比较弱，而列车又是人流量大、较封闭的环境。优化车厢空气质量、提升车厢洁净品质，成为守护游客旅途健康的关键。”中铁上海设计院集团有限公司（以下简称“中铁上海院”）健康环境研究院院长李薇告诉科技日报记者，他们在发车前夕为列车进行了光催化分散液喷涂作业，大幅优化了空气环境质量，为室内健康环境筑牢技术屏障。
近年来，中铁上海院聚焦新材料赛道，联合浙江理工大学等高校团队研发了室内健康环境治理“黑科技”——核壳结构二氧化钛新型光催化材料（以下简称“新型光催化材料”）。目前该材料已在复兴号动车组、上海铁路大厦及多个住宅项目中成功落地应用。
光催化材料是一种以纳米级二氧化钛为代表、具有光催化功能的半导体材料，素有“净化神器”之称。“从1972年开始，国际科学界就已经认识到光催化二氧化钛材料具有强烈的降解有机物的能力，能够降解绝大多数细菌病毒所需要的有机养分，它的物理化学性能极其稳定，自身不分解且对人体无毒无害。”新型光催化材料核心技术负责人、浙江理工大学教授王晟说。
但光催化材料产业化长期面临着两大难题：一是该材料仅能在紫外光波段下发挥净化功效，难以长期适配轨道交通车厢、大型办公空间等多元场景的实际应用需求；二是缺乏合适的有机载体，难以大范围走进百姓生活。
此次研发的新型光催化材料成功破解了这两大难题，为光催化材料开出了室内环境应用的“科技良方”。
核心创新亮点在于形似“笼中鸟”的结构。“二氧化钛好比‘飞鸟’，其外围构筑了多孔二氧化硅包覆层形成的核壳‘鸟笼’，气态污染物分子通过壳层小孔被吸入内部，与光催化材料接触后分解为二氧化碳和水，最终通过小孔释放实现净化循环。”王晟说，这一纳米量级的特殊核壳结构，不仅为材料载体筑起“防护盾”，有效抵御光腐蚀、提升材料稳定性，更实现了光催化应用从紫外光到可见光的关键跨越，成功打破传统光催化材料的应用局限。
新型光催化材料还能在纺织品、薄膜等有机柔性载体上附着。“这意味着‘笼中鸟’的特殊结构可使材料在分解有机污染物的同时，不会造成有机载体腐蚀，从而拓宽了材料应用范围，比如做成抗菌T恤、袜子，家用电器滤芯等。”王晟说。
在李薇看来，新型光催化材料具有广阔的应用前景。“近年来，中国铁建培育壮大战略性新兴产业，中铁上海院聚焦健康人居新材料研发领域，为企业培育新质生产力、实现高质量发展持续注入新动能。”李薇坦言，从高铁车厢的密闭空间到大型写字楼的中央空调系统，从医院病房的抗菌需求到家庭住宅的除醛诉求，新型光催化材料应用场景广泛，契合建筑业绿色化发展的需要，也支撑了健康服务产业发展。
为加速促进新型光催化材料技术攻关和成果转化，2024年底，浙江理工大学与中铁上海院合作共建空间净化新材料研发中心。面对新型光催化材料产业化路上工艺优化、成本控制、批量生产等一道道“拦路虎”，研发团队以“磨”字诀攻坚克难，用时1年完成核心产品“光催化空气净化装置”的定型与示范应用。此后，团队又将新型光催化材料应用在建筑装饰材料、健康纺织品、功能性照明产品上，有效提升了各类终端产品的净化性能。
据介绍，新型光催化材料在首趟“长三角之星”旅游列车、“长三角号”援疆银发旅游专列的卧具上应用，水洗50次后抗菌率稳定保持99%；应用在住宅样板间上，室内甲醛浓度稳定低于国标限值。
“未来，我们还将持续优化升级新型光催化材料，提高可见光利用率，降低负载工艺成本并拓展产品矩阵，开发‘光催化+智慧化’的智能空气治理系统，持续推动行业标准建设，让好技术真正走进千家万户。”李薇说。
近日，长三角地区首列舒适型旅游列车“长三角之星”从上海鸣笛首发，近200名游客开启为期18天的新疆之旅。
这趟列车的主要乘客是老年群体。“老年人身体免疫力比较弱，而列车又是人流量大、较封闭的环境。优化车厢空气质量、提升车厢洁净品质，成为守护游客旅途健康的关键。”中铁上海设计院集团有限公司（以下简称“中铁上海院”）健康环境研究院院长李薇告诉科技日报记者，他们在发车前夕为列车进行了光催化分散液喷涂作业，大幅优化了空气环境质量，为室内健康环境筑牢技术屏障。
近年来，中铁上海院聚焦新材料赛道，联合浙江理工大学等高校团队研发了室内健康环境治理“黑科技”——核壳结构二氧化钛新型光催化材料（以下简称“新型光催化材料”）。目前该材料已在复兴号动车组、上海铁路大厦及多个住宅项目中成功落地应用。
光催化材料是一种以纳米级二氧化钛为代表、具有光催化功能的半导体材料，素有“净化神器”之称。“从1972年开始，国际科学界就已经认识到光催化二氧化钛材料具有强烈的降解有机物的能力，能够降解绝大多数细菌病毒所需要的有机养分，它的物理化学性能极其稳定，自身不分解且对人体无毒无害。”新型光催化材料核心技术负责人、浙江理工大学教授王晟说。
但光催化材料产业化长期面临着两大难题：一是该材料仅能在紫外光波段下发挥净化功效，难以长期适配轨道交通车厢、大型办公空间等多元场景的实际应用需求；二是缺乏合适的有机载体，难以大范围走进百姓生活。
此次研发的新型光催化材料成功破解了这两大难题，为光催化材料开出了室内环境应用的“科技良方”。
核心创新亮点在于形似“笼中鸟”的结构。“二氧化钛好比‘飞鸟’，其外围构筑了多孔二氧化硅包覆层形成的核壳‘鸟笼’，气态污染物分子通过壳层小孔被吸入内部，与光催化材料接触后分解为二氧化碳和水，最终通过小孔释放实现净化循环。”王晟说，这一纳米量级的特殊核壳结构，不仅为材料载体筑起“防护盾”，有效抵御光腐蚀、提升材料稳定性，更实现了光催化应用从紫外光到可见光的关键跨越，成功打破传统光催化材料的应用局限。
新型光催化材料还能在纺织品、薄膜等有机柔性载体上附着。“这意味着‘笼中鸟’的特殊结构可使材料在分解有机污染物的同时，不会造成有机载体腐蚀，从而拓宽了材料应用范围，比如做成抗菌T恤、袜子，家用电器滤芯等。”王晟说。
在李薇看来，新型光催化材料具有广阔的应用前景。“近年来，中国铁建培育壮大战略性新兴产业，中铁上海院聚焦健康人居新材料研发领域，为企业培育新质生产力、实现高质量发展持续注入新动能。”李薇坦言，从高铁车厢的密闭空间到大型写字楼的中央空调系统，从医院病房的抗菌需求到家庭住宅的除醛诉求，新型光催化材料应用场景广泛，契合建筑业绿色化发展的需要，也支撑了健康服务产业发展。
为加速促进新型光催化材料技术攻关和成果转化，2024年底，浙江理工大学与中铁上海院合作共建空间净化新材料研发中心。面对新型光催化材料产业化路上工艺优化、成本控制、批量生产等一道道“拦路虎”，研发团队以“磨”字诀攻坚克难，用时1年完成核心产品“光催化空气净化装置”的定型与示范应用。此后，团队又将新型光催化材料应用在建筑装饰材料、健康纺织品、功能性照明产品上，有效提升了各类终端产品的净化性能。
据介绍，新型光催化材料在首趟“长三角之星”旅游列车、“长三角号”援疆银发旅游专列的卧具上应用，水洗50次后抗菌率稳定保持99%；应用在住宅样板间上，室内甲醛浓度稳定低于国标限值。
“未来，我们还将持续优化升级新型光催化材料，提高可见光利用率，降低负载工艺成本并拓展产品矩阵，开发‘光催化+智慧化’的智能空气治理系统，持续推动行业标准建设，让好技术真正走进千家万户。”李薇说。
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