室内空气质量越来越受到消费者和企业主的关注。室内空气污染物(VOCs -挥发性有机化合物)可能来自地毯、火炉、家具、绝缘材料、宠物、垃圾和车库的燃料等来源(图1)。虽然目前的住宅建筑技术使房屋的空气循环次数更少，绝缘性能也更好，但这可能会将挥发性有机化合物困在房屋内，导致居住者哮喘和过敏的增加。

有些产品声称可以清除室内空气中的挥发性有机化合物。这并不是解决所有问题的灵丹妙药。混合光/滤光系统价格昂贵，而且占地面积小，效率高。也有混合系统，是HVAC系统的改进，效率高但成本高。其他类型的机器也会产生臭氧，这会引起其他健康问题。有些含有过滤器，当它们充满杂质时就会失去活性，失去减少挥发性有机化合物的功效。

混合系统，如分子或HVAC系统(图2)与紫外线灯降解室内毒素，在某些情况下细菌，共享一种称为光催化氧化的技术，作为活性成分，引起化学降解。

有几种金属氧化物，如二氧化钛在光催化过程中使用的氧化锌和氧化铜。这些材料可以通过高温化学“浴”中的化学处理，并融合到更惰性和稳定的结构(如硅藻)的表面。金属氧化物为10-20纳米(图3)，而硅藻10-50微米(图4)的颗粒尺寸要大得多，这是一种非常稳定和耐用的材料。

如果光谱光泽度<50 @ 60度，这种材料可以直接添加到涂层中，或者用较小的粒径0.5-3微米制成分散体。这可以添加到高光泽系统，而不影响光泽水平或模糊。为了说明颜料如何分散到涂层中，我们有一个第三方实验室运行TEM(透射电子显微镜)图像(图5)。

降解机理是UV、LED或可见光照射硅藻上的钛催化剂。最有效的能量是在400纳米波长左右。硅藻，纳米粒子二氧化钛分散在涂层中(如图5所示)，导致电子跃迁能量态。这个自由电子与VOC发生反应，将分子分解成更小的分子(图6)。所示的降解过程是甲醛CH的降解过程₂O -氧化/还原成H₂O和有限公司₂．

显然，所有的键能都是不同的。有些化学键的断裂需要比其他化学键更多的能量。二氧化钛的能带间隙大约是3电子伏，这足以破坏除碳氧双键外的所有键。表1说明了破坏典型化学键所需的一些能量。

为了验证二氧化钛的有效性，我们将几个涂层系统放在一起，但只讨论三个。这些都使用了添加到涂层系统中的分散形式。我们测试的涂料是低固体光泽抛光，高固体光泽抛光和缎面2K聚氨酯。这三种都是水基的。

为了监测和跟踪这一降解过程，我们使用了ISO 22197-4标准的甲醛还原和ISO 22197-5标准的甲基硫醇还原。这是在北卡罗来纳州罗利RTP实验室的试验室中进行的。RTP实验室使用一个27升的室进行更严格的实验控制。测试在7x14英寸的玻璃板上进行，以不影响测试。称重一克涂料，涂在玻璃板上，在25°C和40%的相对湿度下固化30分钟。在一组测试中运行了不含活性二氧化钛的对照组，并运行了含有特定数量二氧化钛的活性样品。用氮气喷气以消除腔内的任何挥发性有机化合物。

在使用有光泽的低固体抛光液的测试运行中，在时间零点时添加百万分之5的甲醛，并监测长达72小时。在另一项测试中，在时间零点时加入百万分之2.5的甲基硫醇，并监测了72小时。在实验室外，使用T8 LED灯作为能量源，并在整个测试过程中保持开着。

测试在两种抛光剂和催化的2K水性聚氨酯上进行。第一个测试是针对零售消费者应用的低固体(10%非挥发性材料)含量的光泽抛光。在抛光液中二氧化钛的装载水平为0.15%干活性(表2)。由于装载水平的原因，低固相抛光液的甲醛降低率略低，比对照低固相抛光液的甲醛降低率为13%，但对甲基硫醇的降低率较对照高，为39%。

甲醛和甲基硫醇的含量随着固体(22%的非挥发性材料)、可缓冲的Jan/San型抛光液的增加而增加(表3)。在抛光液中二氧化钛的负载水平为0.5%干活性。甲醛的减少更为明显，比对照组减少了93%。甲基硫醇的还原率比对照高36%。

在测试中，甲醛的含量为百万分之25，而甲基硫醇没有对该产品进行测试(表4)。二氧化钛在指甲油中的负载水平为1%干活性。与对照相比，甲醛降低了82%。

测试一致表明，甲醛和甲基硫醇(在抛光剂的情况下)的减少比对照中的甲醛的自然降解更好。随着时间的推移，甲醛和甲基硫醇也有一些自然降解。将还原值与最终对照降解进行比较。

结论

虽然我们能够在受控的室内证明甲醛和甲基硫醇的减少，但在一间房子的房间里证明这一点更具挑战性。有几个因素会影响这一点，比如房子里的空气转向，绝缘水平，以及挥发性有机化合物排放的水平和来源。我们将花更多的时间在房子里的控制室里进行调查。

作者要特别感谢Bona公司的高级化学家Pietrina Peschel;Nicholas Day博士(及其团队)，Diatomix公司首席执行官(光催化二氧化钛和背景材料供应);188金宝搏bet官网和Alston Sykes, RTP Laboratories Inc.首席化学家(分析测试和VOC排放)。