近日，广东工业大学环境健康与污染控制研究院、环境科学与工程学院安太成教授团队应邀在生物气溶胶光催化灭活方面发表最新综述，成果以《Photocatalytic inactivation technologies for bioaerosols: advance and perspective》为题发表在在英国皇家化学学会期刊EES Catalysis (10.1039/D3EY00179B)上。论文的第一作者为副教授彭灵慧，通讯作者为安太成教授。作者主要综述了近年来生物气溶胶光催化灭活技术在先进材料、组合技术、催化剂载体与反应器、应用和性能评估等方面的最新研究进展，并全面论述了这些因素对其捕获与灭活效率的影响。文章还重点介绍了生物气溶胶光催化灭活技术的实际应用，探讨了其面临的挑战，并为今后生物气溶胶控制技术的研究提供了新的视角。
论文的网址: https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2023/ey/d3ey00179b
与光催化水消毒相比，生物气溶胶中的微生物无法像在水中那样与光催化剂充分接触，因此使得其光催化灭活生物气溶胶的效率较低。生物气溶胶光催化灭活开创性工作是由Goswami等人于1995年完成的。在最初的十年（1995-2005年）中，由于TiO2具有出色的光催化性能且易于制备，因此在生物气溶胶光催化灭活的初期研究较多，随后研究逐渐转向通过改变光催化反应器的大小、形状、结构和配置等方面来开展反应器的优化与设计。近年来，随着研究人员对生物气溶胶认识的加深，2018年开始有对真菌、细菌、病毒和孢子等各类生物气溶胶相关的光催化灭活方面的研究。这是由于不同类型的生物气溶胶显示出不同的尺寸大小、分布特征和活性差异，因此各类生物气溶胶的光催化灭活效率也各不相同。
如今，越来越多的研究人员致力于生物气溶胶的光催化灭活研究，以满足对生物气溶胶控制的需求。大气生物气溶胶光催化灭活具有成本低、环境友好、化学性质稳定等优点，更是适合在有人存在的环境下应用。与此同时，人们开始大量开展了复合光催化剂的研制，以增强光催化性能，拓宽其应用范围。2020年，COVID-19的爆发大大加速了生物气溶胶光催化灭活技术的发展。至今，随着纳米技术的蓬勃发展，大量新型高效光催化材料不断问世。如MXene、金属有机框架（MOFs）、光催化染料敏化材料和金属氧化物等，均是近年来主要用于生物气溶胶灭活的四大类光催化剂。其中，一些特殊功能的仿生光催化剂格外引人注目，试图通过模仿自然界动植物的形态结构，制备出具有仿生功能结构的仿生光催化剂，从而可以提高其相似性来显著提升生物气溶胶光催化灭活性能。
随着对纳米材料研究的不断深入，石墨氮化碳，MOFs，共价有机骨架（COFs），Mxenes，ZnIn2S4-基异质结构等新型光催化剂可以用于高效生物气溶胶光催化失活。生物亲和与仿生光催化材料是目前非常有潜力的一种新型材料研究方向。此外，为了解决资源浪费、长期使用、环境污染等问题，可重复使用和可再生的光催化剂也是目前迫切需要的研究方向。光催化反应器的深度优化与改良，进一步提高光渗透深度及光催化的矿化率。此外，紫外线是最常用的光源，未来的研究应该深入可见光和红外光在光催化中的应用。多技术与光催化的耦合也颇有应用前景，比如静电过滤，等离子体，电刺穿和高效过滤器等与光催化技术的结合。最后，由于光催化生物气溶胶灭活应用领域的不同，其性能表征的方法也多样，因而表征方法的统一与标准化也是该领域亟需的。本综述对生物气溶胶光催化灭活技术进行了全面的比较和讨论，将有助于更好地了解生物气溶胶光催化灭活的发展和实现高效控制。
图文摘要
英文摘要
Bioaerosol control systems are urgently needed to inactivate airborne pathogenic microorganisms to avoid secondary contamination. Recently, with increasing studies on the characteristics of bioaerosols, researchers have a better understanding of bioaerosols, which promotes the development of bioaerosol control technology. Bioaerosol photocatalytic inactivation technology shows superiority of excellent oxidation capacity, environmental friendliness, no secondary contaminations, and good compatibility. However, very few available studies comprehensively summarized and presented the state of bioaerosol photocatalytic inactivation technology. This article mainly reviewed the recent advances in the advanced materials, combined technologies, carriers & reactors, applications and the performance evaluations of photocatalytic inactivation technology. The efficiency, advantages and disadvantages of these factors are comprehensively discussed. This review also highlights the practical applications, addresses the challenges, and provides a perspective on bioaerosol photocatalytic inactivation for future research.
项目资助：本研究得到国家自然科学基金(U1901210和42207112)、广东省科技计划项目(2021A0505030070和2022A1515010538)、广东省本土创新科研团队(2017BT01Z032)和中国博士后基金(2022M710822)的大力支持。
