综述：用于室内空气净化的新纳米材料：综述 严岩、 徐彤、 王晨龙、 付宇涵、 朱斌

《Inorganics》：Novel Nanomaterials for Indoor Air Chemical Purification: A Review Yan Yan, Tong Xu, Chenlong Wang, Yuhan Fu and Bin Zhu

　　**摘要**
室内空气污染被世界卫生组织（WHO）列为对人类健康构成十大环境风险因素之一，长期暴露于该污染下会显著增加呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症的风险。传统的室内空气净化技术主要依赖于物理吸附和过滤，但这些方法存在固有局限性，如仅实现污染物相转移、易于饱和以及可能产生二次污染。而以污染物矿化和降解为核心目标的化学净化技术，则成为彻底消除室内空气污染的关键发展方向。新型纳米材料凭借其超高的比表面积、可精确调控的活性位点和电子结构以及在室温下的优异催化活性，已成为该领域的研究焦点。本文系统总结了典型室内空气污染物的特征及净化场景的需求，阐明了化学净化技术的核心优势，详细介绍了新型纳米材料在室内空气化学净化中的研究进展，并剖析了核心催化途径（光催化、室温热催化、电催化、等离子体催化）的反应机制和材料优化策略。同时，本文还概述了这些纳米材料的工程应用现状及存在的瓶颈，提出了针对现有挑战的未来发展方向，旨在为新型纳米材料在室内空气净化领域的基础研究和工业应用提供参考。

**1. 引言**
随着城市化进程的加速和生活方式的改变，现代人约有80%至90%的时间处于室内环境中，室内空气质量（IAQ）直接影响人类的健康状况和生活质量[1]。根据世界卫生组织发布的《室内空气污染与健康报告》，全球每年约有430万人因室内空气污染引发的各类疾病而死亡。长期暴露于室内空气污染物会显著增加呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症的风险。这些污染物主要通过呼吸道进入人体，引发持续的氧化应激、慢性炎症反应，甚至遗传物质损伤，从而成为导致不良健康后果的根本机制[2]。室内污染物浓度通常比室外高2至5倍，在某些封闭空间中甚至可超过10倍[3]。在民用建筑、公共设施及封闭式船舶舱室/车辆内部等环境中，甲醛和苯系列等挥发性有机化合物（VOCs）的不达标率持续较高，这些污染物成为室内空气污染的主要控制目标[4,5,6]。

传统的室内空气净化技术（如活性炭、分子筛等物理吸附方法）仅能实现污染物的富集和相转移，而无法实现无害降解，且其效果高度依赖于污染物浓度。在高浓度污染环境下，多孔吸附剂的吸附位点很快被占据，导致吸附迅速饱和，净化效果有限；达到饱和后吸附 capacity 大幅下降，需要频繁更换过滤介质[7,8,9]。而在低浓度条件下，气体与吸附剂之间的浓度梯度减小，传质效率低下，净化速度缓慢，去除效率极低。传统的化学净化技术（如臭氧氧化、化学喷射等）受限于苛刻的反应条件、高能耗及二次污染问题，难以满足室内环境对温度、压力、低浓度污染物及人体耐受性的要求[10,11,12]。

纳米材料的出现为室内空气化学净化技术带来了突破性进展。这些新型纳米材料具有可控的形态、孔结构和活性位点，可通过功能修饰在室温常压下实现高效的催化降解[13,14,15,16]。其超高比表面积提供了丰富的反应活性位点，可调的电子结构有助于优化催化活性；多组分复合则可实现吸附-催化一体化及多途径协同净化，更好地适应室内空气净化的需求，因此受到学术界的广泛关注[17,18,19]。目前已有大量研究聚焦于特定方向（如纳米光催化材料和甲醛催化氧化材料[20,21,22,23]），但系统性涵盖多种新型纳米材料及化学催化途径的综述较少。为此，本文聚焦室内空气化学净化这一核心领域，梳理了相关纳米材料的研究进展，明确了不同材料体系和催化途径的适用场景与瓶颈，并提出了未来的研究与发展方向，为高效室内空气净化技术的研究与开发提供理论与实践参考。

**2. 室内空气污染物的特征及典型净化应用场景**
**2.1. 主要室内空气污染物**
**2.1.1. 挥发性有机化合物（VOCs）**
挥发性有机化合物（VOCs）是室内环境中最为普遍且危害严重的污染物。其中，甲醛主要来源于木基板材、胶黏剂、涂料等装饰材料，即使在低浓度下也具有长期排放和强致癌性，被国际癌症研究机构（IARC）归类为1类致癌物[24]。苯系列（包括苯、甲苯、二甲苯等）主要来自油漆、有机溶剂和家具涂层工艺，长期暴露会损害造血系统并引发神经毒性[25]。此外，多环芳烃（PAHs）、总挥发性有机化合物（TVOCs）、含氯及含硫有机化合物等 juga 对人体具有急性和慢性毒性，成为室内空气污染的主要控制对象[26]。

**2.1.2. 无机有害气体**
主要的无机有害气体包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）和臭氧（O3）等。一氧化碳主要来自室内煤炭燃烧、燃气燃烧和烟草燃烧，易与血红蛋白结合导致缺氧中毒[27]。氮氧化物和二氧化硫主要来自室外大气渗透和室内燃烧过程，具有强烈的刺激性，会损害呼吸道黏膜[28]。臭氧主要来源于办公设备、负离子空气净化装置和室外光化学反应产物，过量暴露会引发呼吸道炎症[29]。这些无机气体常与VOCs共同存在，形成复杂的污染体系，对净化技术的要求更高[30,31]。

**2.1.3. 生物气溶胶和微生物污染物**
生物气溶胶和微生物污染物（包括细菌、真菌、病毒等病原体）主要来源于人类活动、潮湿环境中的微生物繁殖以及室外空气的侵入[32]。这些污染物不仅会引发呼吸系统过敏和感染，某些致病细菌还可通过气溶胶传播导致传染病。传统过滤技术仅能物理拦截污染物，无法实现杀菌和降解；而化学催化技术则可通过破坏微生物的细胞膜和核酸结构实现杀菌、消毒及污染物降解[33]。

**2.1.4. 颗粒物污染物**
颗粒物污染物主要包括细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）和超细颗粒物（UFPs），主要来源于室外大气渗透、室内燃烧、烹饪活动等[34]。这些颗粒物不仅可直接进入肺泡和血液循环，还能作为VOCs、重金属和微生物的载体，加剧健康危害。传统过滤技术能高效拦截颗粒物，新型纳米材料则可通过吸附-催化协同作用同时实现颗粒物及其表面附着污染物的降解[35,36]。

**2.2. 典型应用场景及核心要求**
**2.2.1. 民用住宅场景**
民用住宅场景是最基础且应用最广泛的净化场景，包括住宅建筑、公寓、卧室、厨房等日常生活空间[37]。该场景的特点是常温常压、低浓度污染物持续排放、对安全性和噪音有严格要求，同时对设备能耗敏感。所使用的催化剂需能在常温常压下高效降解低浓度甲醛和苯系列，且长期使用过程中不产生二次污染和活性衰减[38]。

**2.2.2. 公共建筑场景**
公共建筑场景包括办公建筑、商场、学校、医院、体育馆等室内空间，特点是人员密集、空间较大、通风条件多变、污染物种类复杂。医院场景还需同时实现高效杀菌消毒和院内感染防控[39]。这类场景要求净化系统在高空气流量下具有广谱和高效率的净化能力，能够协同降解多种污染物，并具有优异的防毒性能[39]。

**2.2.3. 封闭受限空间场景**
封闭受限空间如船舶舱室、发动机舱、航天器等属于净化难度最高的场景，其特点是结构完全或半封闭、自然通风能力差。以船舶舱室为例，内部不仅有来自装饰材料的甲醛和苯系列，还有来自发动机燃烧的CO、NOx、SO2等复杂污染物以及厨房产生的烹饪油烟[40]。海洋环境的高湿度和高盐分对材料的稳定性和耐腐蚀性要求极高[41]。因此，适用于此类场景的催化材料需具有高稳定性、防潮性、防毒性能，体积小巧且净化效率高，能在复杂工况下协同降解多种污染物，同时能耗低以适应受限空间的能源限制。

**3. 室内空气净化技术和新型纳米材料的价值**
**3.1. 物理净化与化学净化的主要区别**
物理净化与化学净化的主要区别在于污染物的最终命运。物理净化仅通过吸附、筛分等物理作用将污染物从气相转移到固相载体上，不改变其化学结构，因此毒性保持不变[42]。其净化效果受污染物初始浓度影响较大，高浓度下吸附位点迅速饱和导致净化能力下降，无法实现深度净化；低浓度时吸附驱动力不足，反应缓慢且去除效率低，难以长期控制室内环境中的微量污染物。

相比之下，化学净化通过催化氧化/还原反应破坏污染物化学键，将其完全转化为无害的小分子物质（如CO2和H2O），从源头上消除毒性[43]。与物理吸附对浓度依赖不同，化学催化系统在高压或低浓度持续排放环境下均能保持稳定的降解活性。对于以低浓度污染物为主的室内环境，化学净化能持续在分子水平上分解污染物，无需频繁更换材料。鉴于室内污染物低浓度且持续排放的特性，单一物理净化技术难以实现长期稳定净化。化学净化技术凭借其彻底降解污染物的能力，成为室内空气净化技术的发展方向。值得注意的是，物理吸附可作为化学净化的辅助手段：多孔纳米材料的吸附作用可富集低浓度污染物，提高局部污染物浓度，从而增强催化降解效率，实现“吸附-富集-原位催化降解”的协同循环[44]。

**3.2. 新型纳米材料的优势**
**3.2.1. 超高比表面积与丰富的活性位点**
纳米材料具有极高的比表面积，提供了大量的反应活性位点。例如，二维g-C3N4纳米片的比表面积可以达到200平方米/克以上[45]；值得注意的是，传统g-C3N4的比表面积通常远低于高比表面积活性炭（通常为1000-2500平方米/克）。从物理吸附的角度来看，其较低的比表面积导致其对气态污染物的饱和吸附能力远低于活性炭，这限制了它通过物理吸附快速富集低浓度室内污染物的能力。然而，与仅通过物理相互作用实现污染物相转移的传统多孔吸附剂（如活性炭）不同，g-C3N4作为一种催化材料，可以通过表面氧化还原反应完全矿化污染物。其净化性能主要由材料本身的活性、表面活性位点的可及性以及光生载体的分离效率决定，而不仅仅依赖于比表面积。金属有机框架（MOFs）可以实现更高的比表面积。杨等人[46]通过溶热法合成了MOF-177，其比表面积高达2790平方米/克，并对包括丙酮、苯和BTEX在内的挥发性有机化合物（VOCs）表现出优异的吸附性能。此外，杨等人[47]还通过水热法合成了新型金属有机框架材料MIL-101，该材料的比表面积达到5870平方米/克。实验测试证实，MIL-101适用于去除多种VOCs，包括极性的丙酮和非极性的苯、甲苯和二甲苯，显示出在实际应用中的巨大潜力。足够的比表面积不仅可以暴露大量的催化活性位点，还能为污染物的吸附和富集提供充足的空间，使其非常适合高效催化降解低浓度室内污染物。

3.2.2. 形貌和电子结构的可控性
通过调节纳米材料的合成策略，可以精确设计材料的晶面、缺陷、孔结构和活性位点。例如，通过缺陷工程在金属氧化物中引入氧空位可以显著提高材料的氧吸附和活化能力，从而实现在室温下的高效催化氧化甲醛[48]。孙等人[49]采用起始湿润浸渍法制备了一系列MnOx/γ-Al2O3催化剂，其中γ-Al2O3载体分别经过酸、碱和过氧化氢预处理。其中，用醋酸预处理的MnAl-II催化剂由于金属分散良好、氧空位丰富以及酸性位点的作用，被归类为富氧空位的催化剂。这种催化剂在30°C、O3/HCHO摩尔比为2.0的条件下实现了接近100%的甲醛转化率。而刘等人[50]提出了一种后热处理策略来调节MnOx催化剂中的氧空位和晶格氧，从而精确调控表面氧化还原性质并实现高效的光热催化氧化甲醛（HCHO）。经过80°C的热处理优化后，改性催化剂表现出优异的甲醛去除性能，去除率超过0.25 ppm·g?1·min?1。

3.2.3. 优异的室温催化活性和多功能协同效应
通过组分调控和结构设计，新型纳米材料能够在常温和常压下实现高效的催化反应，而无需高温高压等苛刻条件，从而满足室内居住环境对低能耗的需求。同时，多组分复合改性可以使单一材料具备多种功能，包括光催化、室温热催化和杀菌作用，满足对多种室内污染物协同净化的需求[51]。

3.2.4. 优异的环境稳定性和适应多种环境的能力
包括表面改性、核壳结构设计和载体固定化在内的策略可以显著提高纳米材料的耐水性、抗毒性和抗腐蚀性，使其适应高湿度及复杂污染物共存的室内环境。此外，这些纳米材料可以通过成型工艺制成粉末、涂层、过滤元件和薄膜等多种形式，适用于家庭空气净化器、新鲜空气系统、被动净化建筑材料以及密闭空间的特殊设备等多种应用场景[52]。

4. 室内空气化学净化的新型纳米材料系统
4.1. 基于贵金属的新型纳米材料
基于贵金属的纳米材料是最早应用于室内空气化学净化的催化材料之一。得益于它们出色的氧活化能力、室温催化活性和抗毒性，它们已成为室温催化氧化室内污染物的核心材料体系，主要包含Pt、Pd、Au、Ag和Rh等贵金属组分[53]。这些贵金属在去除污染物过程中表现出不同的催化活性和适用条件。Pt能够在高温下有效促进一氧化碳的氧化，迅速将有毒的一氧化碳转化为无害的二氧化碳，适用于高温条件下的CO污染控制。Au在低温下对CO氧化表现出优异的活性，无需加热即可高效催化这一反应，非常适合去除室内环境中的低浓度CO。Pd能够在中温和低温下有效催化VOCs（如甲醛和苯）的氧化降解，将这些主要室内气态污染物转化为二氧化碳和水，符合常规室温条件。Ag在室温下对极性VOCs（如甲醛）具有优异的催化氧化性能。同时，它还对低浓度气味污染物（如硫化氢和氨）表现出一定的吸附-催化去除效果，能够同时处理多种轻度污染物。此外，Rh在中温和高温下对NOx表现出优异的催化还原活性，可将空气渗透或燃烧产生的NOx转化为无害的氮气和水，尤其适用于多种污染物的同时去除。
然而，传统贵金属纳米颗粒存在固有的缺点，包括原子利用率低、成本高以及容易因聚集而失活。近年来，研究重点集中在纳米结构的精确调控和贵金属负载量的优化上。单分散的贵金属纳米晶体通过晶面工程可以暴露高度活性的晶面，从而提高有害气体的净化效率[54]。此外，核壳结构设计可以通过保护性惰性壳层抑制贵金属纳米颗粒的聚集，并通过核与壳之间的电子转移效应同时增强催化活性。赵等人[55]制备了层状结构的Al2O3@Pd-CoAlO (Pd-CoAlO-Al)微球，并将其应用于甲苯的催化氧化。实验结果表明，这种核壳结构的Pd-CoAlO-Al催化剂表现出优异的催化效率。这种性能归因于Pd-CoAlO纳米片在Al2O3载体上的均匀分布，以及催化活性Pd-CoAlO纳米片与Al2O3载体之间的强金属-载体相互作用（SMSI），有效防止了Pd颗粒在高温下的聚集。
近年来，基于单原子贵金属的材料成为该领域的研究热点。它们的原子级分散活性位点实现了100%的原子利用率，显著提高了催化活性，同时大幅减少了贵金属的消耗[56]。张等人[57]通过原位熔盐法在Mn2O3纳米线上制备了Ag单原子催化剂。0.06 wt%的Ag/Mn2O3催化剂在40,000 mL/(g·h)的气体时空速（GHSV）下，50%和90%甲苯转化所需的温度分别为170°C和205°C，其催化活性优于5.8 wt% Au/3DOM Mn2O3，并可与1.0 wt% AuPd1.85/3DOM Mn2O3相媲美。为了提高Ag单原子催化剂的稳定性，引入了CeO2进行改性。得到的0.63 wt% CeO2-0.06 wt% Ag/Mn2O3催化剂在195°C连续反应50小时后，甲苯转化率仅下降了10%。STEM和EDX元素映射图像（图1）显示，Ag单原子和CeO2在Mn2O3纳米线载体表面高度分散。CeO2表面氧空位生成的氧物种可以高效迁移到Ag-Mn2O3界面处的活性位点，及时补充表面活性晶格氧，这是其优异催化活性的核心机制。图1. 0.63 wt% CeO2-0.06 wt% Ag/Mn2O3的STEM和EDX图像。（经参考文献[57]许可复制）。基于贵金属的纳米材料具有高室温催化活性、优异稳定性和强抗毒性等优点。然而，其高昂的生产成本成为大规模平民应用的主要障碍。未来的研究重点将放在低成本、可规模化制备单原子/簇材料以及非贵金属载体的改性和优化上，以进一步降低贵金属负载量并同时提高材料的长期运行稳定性。

4.2. 非基于贵金属的新型纳米材料
基于非贵金属的纳米材料具有原料广泛可用、成本低和结构可调性等优点，已成为室内空气化学净化领域最具工业化前景的材料体系，也是目前研究最为广泛的材料类别。过渡金属氧化物和复合氧化物是这一体系的核心代表，主要包括MnO2、Co3O4、CeO2、TiO2和ZnO等单一金属氧化物，以及尖晶石型和钙钛矿型复合氧化物。基于锰的氧化物由于具有多种可变价态和丰富的氧空位，是室温催化氧化气态污染物的代表性材料[58,59]。徐等人[60]合成了蜂窝状δ-MnO2纳米材料，通过缺陷工程引入了大量表面氧空位，在室温下实现了对甲苯的高效降解。相比之下，基于铈的氧化物因其优异的储氧能力和氧迁移性能，常被用作与其他过渡金属构建复合氧化物的载体和活性组分。例如，黄等人[61]通过柠檬酸复合物方法合成了Mn-Ce复合氧化物。Mn和Ce之间的协同效应显著提高了材料的氧空位浓度和氧化还原性能，实现了室温下的高效甲醛降解。此外，尖晶石型复合氧化物如Co3O4和NiCo2Ox由于其可调的金属位点和优异的电子传导性能，在室温和光催化方面表现出优异的性能[62]。王等人[63]通过共沉淀法制备了一系列掺杂Mg、Fe、Cu和Ce的尖晶石型NiCo2Ox镍钴复合氧化物催化剂，并系统研究了不同金属元素掺杂对其CO催化氧化性能、耐水性和耐硫性的影响。研究显示，Fe掺杂显著提高了NiCo2Ox的低温CO催化活性和耐水性，在100°C时的CO催化效率为91.72%，在10%水蒸气存在下140°C时的CO转化率仍保持在98.37%（图2）。图2. 添加不同元素的NiCo2Ox催化剂上的CO转化率。（经参考文献[63]许可复制）。近年来，基于非贵金属的单原子材料成为该领域的前沿研究焦点。通过将非贵金属原子（如Fe、Co、Ni、Cu、Mn）原子级分散在载体上，这些材料实现了活性位点的完全暴露和接近100%的原子利用率，从而克服了传统非贵金属催化剂活性位点不足的关键限制。如图3所示，曲等人[64]研究了NH3（NH3-SCR）反应的选择性催化还原NO。为了阐明高活性催化位点的一般结构特征，作者设计并合成了一系列单原子催化剂，即Mo1/Fe2O3、W1/Fe2O3和Fe1/WO3，并探讨了催化位点结构和酸-氧化还原性质对SCR反应性能的影响。研究发现，单原子催化剂中的孤立酸性金属离子和载体表面的相邻氧化还原活性金属离子可以形成均匀的双位点酸-氧化还原位点，这些位点被确定为SCR反应的核心高活性位点。这些位点的丰富性与SCR反应速率呈线性正相关，调节酸性或氧化还原性质可以直接调控催化活性。这项工作首次在单原子催化剂体系中验证了双位点酸-氧化还原位点是高活性SCR催化位点的一般结构特征。作者进一步提出了一种设计策略，通过优化双位点的酸碱氧化还原性质来开发高性能的SCR催化剂，为室内氮氧化物（NOx）的化学净化开发先进催化剂提供了新的设计指南和理论支持。此外，双原子材料可以通过两个金属原子之间的协同效应进一步提高催化活性。例如，在Fe-Co双原子催化剂中，两个金属位点之间的协同作用能够同时优化污染物的吸附和活化以及活性氧物种的生成，从而实现对多种污染物的协同降解[65]。图3。(a) Mo1/Fe2O3的TEM图像。(b) (a)中选定区域（黑色虚线矩形）的AC-STEM和(c–f) EDX映射图像。(g) Mo1/Fe2O3的AC-STEM图像。(h) (g)中选定区域（白色虚线矩形）的强度表面图及其相应的结构模型。（经参考文献[64]许可复制）。此外，金属硫化物、磷化物和氮化物纳米材料在可见光光催化和电催化领域表现出优异的性能，这得益于它们具有窄带隙和高电导率的固有特性。层状双氢氧化物（LDHs）及其衍生物由于其独特的二维层状结构、可调的金属位点和丰富的表面羟基而广泛应用于室温催化和光催化[66]。非贵金属基纳米材料的核心优势在于其低成本和原材料的广泛可用性。然而，它们的室温催化活性仍低于贵金属基材料。未来的研究重点将集中在缺陷工程、异质结构构建和单原子修饰等策略上，以进一步提高这些材料的室温催化活性、抗水性和抗毒性能。

4.3 新型多孔纳米框架材料
新型多孔纳米框架材料是一类具有周期性孔道结构、超高比表面积以及可精确设计的孔结构和功能团的晶体多孔材料。这一类别主要包括金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）和多孔有机聚合物（POPs），近年来在室内空气化学净化领域成为新兴的材料系统。

4.3.1 MOFs
MOFs是由金属节点和有机配体通过配位键自组装而成的[67]。它们的比表面积可达到7000 m2·g?1以上[68]，并且其孔结构和功能团可以通过配体工程进行精确调控，这完美满足吸附、富集以及室内低浓度污染物的原位催化降解的要求[69]。代表性的MOF系统包括MIL系列[70]、UiO系列[71]和ZIF系列[72]，其中UiO-66因其出色的化学稳定性而成为室内空气净化中最常用的MOF材料。纯MOFs的催化活性有限，通常通过金属节点修饰、配体功能化和活性组分固定等策略来提高其催化性能。Chen等人[73]使用2-甲基咪唑和对甲苯磺酸作为原料制备了一种酸碱可调的深度共晶溶剂（DES），并开发了一种绿色且快速的锆基金属有机框架UiO-66的合成方法（图4）。制备的UiO-66-DES纳米颗粒具有高结晶度、大的比表面积和丰富的Zr路易斯酸活性位点，在室温下催化苯甲醛和甲醇的缩醛化反应中表现出出色的性能，1小时内转化率达到94%。这项工作克服了传统MOF合成过程中所需的长反应时间和不环保的溶剂问题。本研究中制备的UiO-66在羰基化合物的缩醛化应用中显示出良好的前景，因为它具有高效的路易斯酸催化性能，并为室内空气中含醛污染物的催化降解提供了潜在的纳米材料候选者。此外，MOF衍生材料通过高温煅烧可以保持原始MOFs的多孔结构，同时生成高活性的金属/金属氧化物纳米颗粒和氮掺杂碳载体。这些材料结合了优良的稳定性和高催化活性，在光催化和室温热催化领域都表现出优异的性能[74]。图4。(a) 2-甲基咪唑和对甲苯磺酸的σ-曲线；(b) 在酸碱可调DES中UiO-66的形成过程。（经参考文献[73]许可复制）。

4.3.2 COFs
COFs是由通过共价键连接的有机单体构成的[75]。与MOFs相比，COFs具有更高的化学稳定性和水稳定性，并且可以通过合理的单体设计精确调控其带结构和功能团，因此在可见光光催化领域显示出巨大的应用潜力[76]。Chen等人[77]使用密度泛函理论（DFT）系统研究了基于三嗪共价有机框架（Pd1/trzn-COF）负载的钯单原子催化剂的结构特征（图5a–c）和CO氧化催化性能。研究发现，Pd单原子可以通过d–π相互作用稳定地锚定在trzn-COF的孔道壁和表面位点上，并在相邻的最佳位点之间表现出动态扩散行为。该催化剂的CO氧化催化活性可以通过载体的阴离子–π相互作用和氨基的吸电子效应来调节。最佳反应路径遵循三分子Eley–Rideal机制，其中限速步骤的能垒最低，使得室温下CO氧化效率很高（图5d–f）。这项工作揭示了COF载体与贵金属单原子之间的协同机制，并为开发用于室内有害气体（如CO）化学净化的新型共价有机框架基纳米尺寸单原子催化剂提供了重要的理论参考和设计指南。POPs具有高稳定性和优异的设计性。通过引入特定的功能团，POPs可以实现针对特征污染物的选择性吸附和催化降解，因此在工业室内环境中净化特征污染物方面具有广阔的应用前景[78]。图5。(a) 2,4,6-三(对苯甲酰苯氧基)-1,3,5-三嗪与苯-1,4-二胺反应生成三嗪COF（trzn-COF）。(b) 金属吸附的目标位点用不同的数字标记，其中红色数字1、2和3分别代表三嗪基团、苯基和对苯二胺基团；trzn-COF的最小构建单元用原子符号和索引标记。(c) 在P6/mcc设置中由六边形层堆叠形成的三维框架的顶视图。(d) 包括ZFVE的三分子机制计算的W3位点上CO氧化的能量曲线。沿TER机制（e）和TLH机制（f）优化的几何结构。（经参考文献[77]许可复制）。

多孔纳米框架材料的优势在于其超高的比表面积以及对孔结构和功能团的精确可控性，实现了“吸附–富集与原位催化降解”的集成过程。然而，它们仍受到大规模制备成本高和某些材料水稳定性不足的限制。未来的研究重点将集中在开发高稳定性的MOFs和COFs以及优化低成本、大规模合成工艺上，同时进行功能修饰以提高其催化活性。

4.4 新型二维纳米材料
二维（2D）纳米材料具有原子级别的厚度、超高比表面积、可调的带结构和优异的电子传输性能。它们可以在表面暴露丰富的催化活性位点，成为室内空气化学净化领域的研究热点。这一类别主要包括石墨烯及其衍生物、石墨碳氮化物（g-C3N4）和二维过渡金属硫属化合物（TMDs）。其中，石墨烯及其衍生物最具代表性，包括氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）。它们具有超高的电子迁移率、大的比表面积和良好的化学稳定性，通常用作催化载体和与活性组分（如金属氧化物和MOFs）复合的协同组分，以改善复合材料的电子传输性能和吸附能力[79,80]。例如，Winayu等人[81]通过溶剂热方法制备了rGO和S、N共掺杂的TiO2复合光催化剂，并研究了其对典型室内VOC——甲苯的可见光光催化降解性能及相关环境影响因素。研究发现，rGO的最佳掺杂比例为0.1 wt%。在该比例下，rGO/S0.05N0.1TiO2的甲苯降解效果明显优于纯TiO2和单S、N共掺杂的TiO2（图6），这归因于增强的比表面积、抑制了光生载流子的复合以及宽化的可见光吸收。值得注意的是，过高的rGO含量会导致甲苯的可见光光催化降解效率下降。主要原因是过量的rGO会产生屏蔽效应，直接阻止光线穿透催化剂表面，大大降低了TiO2活性位点对可见光的吸收和利用。同时，过量的rGO会增加光生电子-空穴对的复合概率，削弱电荷分离和传输效率。此外，高rGO含量还可能导致催化剂颗粒聚集，减少材料的比表面积和活性位点数量。这些多重因素的综合效应最终导致甲苯光催化降解性能显著下降。图6。(a) 甲苯光催化降解过程中的转化率和（b）反应速率（经参考文献[81]许可复制）。

4.5 新型多功能复合纳米材料
单组分纳米材料通常存在功能单一、催化活性不足和稳定性差等固有局限性。相比之下，多功能复合纳米材料通过合理的多组分设计和结构优化可以实现不同组分之间的互补优势和协同效应，成为室内空气化学净化材料的核心发展方向。复合纳米材料的设计原则主要包括以下三个方面。首先，吸附与催化的集成。通过将多孔吸附载体（活性炭、分子筛、MOFs）与催化活性组分相结合，可以实现污染物的快速富集和原位催化降解，解决了室内低浓度污染物催化效率低的关键问题[82]。其次，多催化途径的协同作用。通过结合光催化组分和室温热催化组分，可以在光照和黑暗条件下实现全天候连续净化。或者，通过等离子体催化和光催化的耦合，可以通过多场协同作用提高污染气体的降解效率。例如，在我们之前的工作中[83]，我们使用碳模板方法制备了一种掺Fe的多孔CeO2催化剂（Fe@CeO2-T），并将其与介质阻挡放电（DBD）等离子体结合，构建了一个高效的甲苯去除系统。5 wt%的Fe掺杂多孔CeO2具有丰富的氧空位、优异的氧化还原性能和光电响应特性，能够将等离子体放电调节为更均匀的模式，并同时利用等离子体放电产生的光效应（图7a），从而显著增强了等离子体-催化剂之间的相互作用。如图7b,c所示，在8 W的输入功率下，该系统的甲苯转化率提高了1.2倍，CO2选择性保持在约80%，CO选择性极低。该系统的优异性能归因于催化剂的光（电）催化活性、等离子体激活能力以及两者之间的相互作用三重协同作用。第三，污染物的降解与杀菌的集成。通过将催化组分与抗菌组分相结合，可以同时实现细菌和病毒的高效灭活以及有机污染物的降解，满足医院和公共建筑等场景的应用需求[84]。图7.(a) 单独放电和等离子体-催化系统的放电光谱。(b) 甲苯转化率。(c) CO2选择性。(d) 作为Pin函数的CO2选择性。（经参考文献[83]许可复制）。

5. 室内空气化学净化的新型纳米材料核心催化系统
5.1 光催化净化系统
光催化净化技术是室内空气化学净化领域研究最广泛且商业上最成熟的技术体系。其核心机制基于以下过程：当半导体纳米材料受到能量高于其带隙宽度的光照时，价带电子被激发到导带，形成光生电子-空穴对。光生电子和空穴迁移到材料表面并与吸附的氧气和水分子反应，生成强氧化性的活性氧物种（ROS），包括羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2?）。这些ROS能够破坏污染物的化学键，并将其完全矿化为无害的小分子物质，如CO2和H2O [85]。该技术的核心优势在于反应条件温和、可在常温常压下进行、能被阳光或室内可见光驱动、不会产生二次污染，并且具有出色的适应性，适合民用住宅环境的需求。传统的光催化材料以TiO2为代表，其带隙为3.2 eV，仅对紫外线（UV）有反应。然而，在室内环境中，紫外线仅占总光线的不到5%，因此TiO2在实际应用中的效率非常低 [86]。因此，最近的研究集中在新型可见光响应纳米光催化材料的开发和性能优化上。Binas等人 [87] 系统地研究了掺杂过渡金属的改性TiO2光催化剂的制备、性能和应用。通过包括环境室模拟和室内/模拟阳光照射在内的实验，作者测试了基于改性TiO2的建筑材料（涂层、石灰质/水泥基质）对NOx、甲苯和乙醛等污染物的降解性能。同时，还进行了对水中的病原细菌（包括大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和金黄色葡萄球菌）以及室内空气中的真菌和病毒的灭活实验，并检测了光催化过程中产生的羰基副产物的种类和浓度。如图8所示，0.1%掺Mn的TiO2在室内可见光下是一种高效的光催化材料。它在石灰质/水泥基质中的NO降解率达到了95%，并且对甲苯和乙醛等VOCs也表现出优异的降解性能。研究表明，改性TiO2光催化剂可以通过产生ROS来实现多种病原细菌和病毒的高效灭活。例如，1 wt%掺Mn的TiO2在模拟阳光下能够完全灭活水中的肺炎克雷伯菌。而Fe/Al/Cr掺杂的TiO2在30分钟内将金黄色葡萄球菌的浓度降低了7个数量级。其性能的提升并非由单一因素引起，而是由于改性的带结构、增强的电荷分离能力、增加的氧空位浓度以及增大的比表面积的协同作用。Fe、Al和Cr等金属离子的掺杂引入了杂质，使得TiO2的带隙变窄，扩展了其对可见光的响应范围；掺杂离子可以作为光生电子-空穴对的捕获位点，显著抑制载流子复合并提高电荷分离效率。掺杂还导致TiO2的晶格发生畸变，增加了氧空位浓度和表面活性位点以及污染物吸附能力，适当的掺杂可以调节晶粒大小并增加材料的比表面积，进一步改善催化反应的接触面积和反应速率。这些因素的综合作用最终显著提升了光催化性能。同时，研究发现光催化涂层在有机物降解过程中会产生甲醛和乙醛等羰基副产物，而预辐照处理可以显著减少这些副产物的排放。图8. (a) 在UV和可见光照射下，Mn掺杂TiO2对乙醛的光催化降解比较。(b) 在1 wt% Mn掺杂TiO2存在下水中肺炎克雷伯菌的灭活情况。(c) 含0.1 Mn TiO2光催化剂的石灰质填充面板对NO的光催化分解。(经参考文献[87]许可复制)。

5.2. 室温热催化净化系统
室温热催化净化技术，也称为室温催化氧化技术，是指一种在室温下通过激活催化剂，利用空气中的氧气实现污染物完全氧化分解的技术体系，无需额外的光照或热输入。催化剂表面的活性位点可以在室温下激活氧气和污染物分子，破坏污染物的化学键。通过Mars–van Krevelen机制和Langmuir–Hinshelwood机制等反应路径，污染物逐渐被氧化并最终矿化为CO2和H2O [88]。与光催化系统相比，室温热催化系统无需光照，能够实现连续的全时净化，不会产生二次污染，并且反应速率快，适用于无光或低光照的室内环境。该系统的核心研究重点是开发具有高活性和优异稳定性的室温催化纳米材料，目前主要分为两类：基于贵金属的体系和非基于贵金属的体系。

5.2.1. 基于贵金属的室温热催化
基于贵金属的室温催化材料是迄今为止报道性能最好的体系。如图9所示，Ahmad等人 [89] 通过化学气相沉积结合N2气氛下的后热处理制备了富含氧空位的锐钛矿TiO2（VO-TiO2），并构建了一种低负载量的Pt支撑催化剂。通过两种热处理途径（氧化和还原）调节了Pt的价态和粒径。经过DFT计算证实，VO-TiO2中的F型氧空位可以通过电子-金属-支撑相互作用（EMSI）将多余电子转移到Pt上。这不仅实现了Pt簇的高分散性，还稳定了Pt的金属态，并促进了O2的激活和解离。制备的0.086 wt% Pt/VO-TiO2-r在室温下对10 ppm甲醛的转化率达到100%，且稳定性超过250分钟。其质量特定的反应速率明显优于传统的Pt/TiO2及之前报道的类似催化剂。这项工作为室内低浓度VOCs的室温化学净化提供了新型高效催化材料。图9. 0.086 wt% Pt/V_O-TiO2-r的室温热催化性能和反应路径。(经参考文献[89]许可复制)

5.2.2. 基于非贵金属的室温热催化材料
基于非贵金属的室温催化材料的代表是锰基和铈基氧化物及其复合氧化物。它们的核心优势是成本低廉，但其室温催化活性仍不如基于贵金属的体系。最近的研究通过缺陷工程、多金属复合材料和形貌调控等策略显著提升了非贵金属材料的室温催化活性。例如，Zong等人 [90] 将Ce-Eu共掺杂的改性TiO2与棕榈酸-癸酸相变材料结合，制备了Ce–Eu/TiO2相变复合材料，并将其与石膏复合，得到具有光催化去除甲醛、相变储热和湿度调节功能的石膏基墙体功能材料，从而通过建筑材料实现了室内环境的综合调节。通过优化Ce–Eu/TiO2相变复合材料与石膏的复合比例，获得了符合国家标准要求的力学性能的最佳样品。全尺寸测试显示，该材料在可见光下11小时内对1 mg/m3甲醛的降解率达到68%。其相变温度符合人体舒适范围，使试验室与对照室之间的最大温差为3.9 °C，同时将室内相对湿度稳定在38.40–62.30%之间。这项工作首次将稀土改性的TiO2光催化材料和相变储热材料引入石膏基建筑材料中，实现了空气净化与建筑热湿环境调节之间的功能协同。为多功能绿色室内建筑材料的发展、降低建筑能耗和提高室内空气质量提供了新的设计思路和技术参考。然而，室温热催化系统仍面临几个关键限制：非贵金属材料在室温下的活性不足，难以实现低浓度污染物的完全矿化；在高湿度环境下由于水分子和污染物分子在活性位点上的竞争吸附导致催化活性显著下降；以及长期运行过程中反应中间体的积累和碳沉积导致的催化剂失活。未来的研究重点将集中在提高非贵金属材料的室温活性、优化耐水性和抗毒性能以及提升长期稳定性上。同时，还需要研究催化剂的成型工艺，以满足商用净化过滤元件的应用要求。

5.3. 电催化净化系统
电催化净化技术能够在施加电压下实现催化剂表面的电子转移，吸附的氧气和水分子被还原/氧化为活性氧物种（ROS），包括·OH、·O2?和H2O2。这些ROS与气相中的污染物分子反应，将其完全矿化为无害的小分子物质 [91]。由于该技术具有强反应可控性、高降解效率、不受光照条件限制、适应高浓度污染物场景的能力，以及通过调节电压和电流实现催化反应速率的精确控制，因此受到了广泛关注。Wang等人 [92] 针对电催化NO还原为氨（NORR）过程中质子传输缓慢和氢演化反应（HER）的严重竞争这一核心挑战，提出了一种硫介导的界面工程策略，设计并制备了S-Cu@Co/C双位点催化剂，显著提升了NORR性能和NO污染物的资源利用率。在这项工作中，使用金属-有机框架作为前驱体，通过热解构建了Cu-Co双位点，并引入硫进行界面调控。结合X射线光电子能谱（XPS）、X射线近边结构（XANES）和密度泛函理论（DFT）计算，阐明了Cu-Co界面处的硫诱导电子重排机制。性能测试表明（图10），该催化剂在H型电解池中的氨产率为439.73 μmol h?1 cm?2，法拉第效率为92.4%。在流动电池中，氨产率进一步提高至655.3 μmol h?1 cm?2，并实现了100小时的稳定连续电解。组装的Zn-NO电池也表现出优异的能量输出和氨生产能力。这项工作揭示了NORR的双位点协同催化机制，为高效电催化还原催化剂的热理性设计提供了新范例，并为室内/工业NO污染物的化学净化和资源利用开辟了新途径。图10. (a) 在H型电解池中，不同条件下制备的催化剂的LSV曲线。(b) 在S-Cu@Co/C上，串联电位下的NH3产率和FE。(c) 在H型电解池中，?0.6 V vs. RHE条件下制备的催化剂上的NH3产率和FE。(d) S-Cu@Co/C与报道催化剂的NORR性能比较。(e) 在串联条件下（OCP和CP代表开路电位和碳纸），S-Cu@Co/C的NORR性能。(f) S-Cu@Co/C的NMR同位素标记实验光谱。(g) 在流动电池中，NO和Ar条件下S-Cu@Co/C的LSV曲线。(h) 在流动电池中，S-Cu@Co/C的NH3产率和FE。(i) 在?0.5 V vs. RHE条件下，流动电池中S-Cu@Co/C的电流密度和NH3产率，用于NORR稳定性测试。(经参考文献[92]许可复制)。目前，电催化净化技术在室内空气净化领域的应用仍处于实验室研究阶段。其核心瓶颈有三个方面：气态污染物与电极表面的接触效率低，导致传质限制和降解效率不足；传统电催化系统需要电解质，使其难以适应气态净化场景；以及高能耗，无法满足民用住宅场景的低能耗需求。近年来，研究人员开发了全固态电催化反应器。用固态电解质替代传统液体电解质解决了电解质泄漏和挥发的问题，而气体扩散电极的设计提高了气态污染物的传质效率，为电催化技术在室内的应用奠定了坚实基础。未来的研究重点将集中在开发低能耗、高活性的电催化材料、优化全固态气相电催化反应器的设计，以及深入阐明低浓度气态污染物的电催化降解机制上。

5.4. 非热等离子体协同催化净化系统
非热等离子体（NTP）协同催化净化技术是一种将非热等离子体技术与纳米催化技术相结合的新型净化系统。非热等离子体是通过高压放电产生的，其中高能电子与空气中的氧气和水分子碰撞，产生丰富的活性物种，包括活性自由基和激发态分子。同时，等离子体中的高能电子能够破坏污染物的化学键，实现污染物的初步分解。纳米催化剂可以进一步增强活性物种的生成，同时催化等离子体反应产生的副产物（如臭氧和有毒中间体）的分解，从而实现污染物的完全矿化。这提高了净化效率，同时控制了二次污染[93]。该系统的核心优势包括快速反应速率、大空气处理能力、多种污染物的协同降解以及对高污染物浓度和大空气体积的密闭空间环境的优异适应性。单一的非热等离子体技术存在固有缺陷，如高能耗、大量副产物和过量的臭氧排放。而将其与纳米催化技术结合使用，可以显著降低反应能耗，并同时精确控制副产物，以满足室内环境的安全要求[94]。Lu等人[95]针对单一催化技术处理室内低浓度甲醛时效率低和抗气流干扰性能差的挑战，提出了一种结合TiO2/活性炭（TiO2/AC）纳米光催化膜与NTP技术的净化方案。在这项工作中，通过浸渍法制备了TiO2/AC复合膜，并比较了两种NTP电极配置（针板型和线板型）（图11a,b）。结果表明，由于线板型具有更高的放电强度和更大的电晕电流，因此其协同净化性能更好。通过调节施加电压、气流速度和湿度等参数，证实该耦合系统表现出显著的协同效应，甲醛去除效率和反应速率远高于单独的光催化氧化（PCO）和NTP系统的总和。在最佳湿度条件下，甲醛去除效率接近87%（图11c,d）。这项工作首次系统验证了PCO-NTP耦合技术在室内甲醛净化中的应用潜力，明确了关键优化参数和协同机制，为高效抗干扰室内空气净化技术的发展提供了重要的实验基础和技术参考。图11. (a) 对于线-板电极系统，电晕放电随施加电压增加的变化。(b) 对于针-板电极系统，电晕放电随施加电压增加的变化。(c) HCHO的去除率随施加电压的变化，以及(d) 湿度对不同方法去除HCHO和反应速率的影响。（经参考文献[95]许可复制）。此外，Roland等人[96]研究了使用非热等离子体（NTP）耦合催化的空气污染物净化。通过将铁电材料（BaTiO3、PbZrO3–PbTiO3）和催化活性材料（LaCoO3、多孔Al2O3/SiO2）引入NTP放电区域，他们比较了均匀等离子体、铁电填充床、等离子体内催化反应器（IPCRs）、等离子体后催化反应器（PPCRs）和双层组合系统的性能。研究发现，铁电材料可以增强局部电场、提高电子能量和污染物转化效率并降低能耗，但无法提高CO2的选择性。等离子体内催化允许短寿命的活性物种（O(3P)、OH等）进入催化剂孔隙，大大提高了CO2的选择性并减少了聚合物副产物，同时还在催化剂表面形成了活性氧库。相比之下，等离子体后催化仅依赖臭氧，对难降解的固定态污染物没有降解效果。两者的双层组合实现了高转化效率和高选择性的协同作用。在活性方面，等离子体内催化/组合系统最佳，其次是铁电填充系统，然后是等离子体后催化系统，均匀等离子体效果最差。在稳定性方面，铁电材料更稳定，而催化活性材料由于聚合物沉积容易失活。关于副产物控制，等离子体内催化显著减少了CO和聚合物的形成并提高了CO2的选择性；铁电系统仅部分减少了聚合物，而等离子体后催化和均匀系统表现出较差的副产物控制能力。值得注意的是，该系统的核心瓶颈在于民用住宅场景中的能耗和噪音问题、放电过程中可能产生的有毒副产物，以及长期运行时碳沉积导致的催化剂失活。5.5. 新型协同催化净化系统单一催化系统通常存在适用场景有限和净化效率不足的固有局限性。相比之下，新型协同催化系统通过结合两种或更多催化途径，实现了不同催化系统的互补优势，显著提高了净化效率和场景适应性，并成为近年来该领域的热点研究方向。目前研究最为广泛的协同催化系统是光热协同催化系统。它通过光热转换材料将光能转化为热能，提高催化剂表面的局部温度，同时结合光催化和热催化的双重效果，显著提升催化降解效率。该系统可由阳光或室内可见光驱动。在实现光催化反应的同时，通过光热效应增强热催化活性，在光照和黑暗环境下都能实现连续、全时的净化。例如，Liu等人[97]使用葡萄糖作为原料制备了多孔碳球，并通过KMnO4浸渍法负载MnOx制备了MnOx改性的多孔碳球光热催化剂。作者研究了在室温可见光下光热催化消除甲醛（典型的室内VOC）的效果。通过优化碳球的活化温度、KMnO4浓度和浸渍时间，获得了最佳催化剂0.05MnC-30-500。在可见光下，其表面温度达到93.8°C，对160 ppm的甲醛实现了87.5%的去除效率（图12），并且在五次循环测试后催化性能没有明显下降。该催化剂由低成本原料制备，制备过程简单，在室温可见光下通过光热协同效应实现了高效的甲醛去除。这项工作为室内低浓度VOC净化的纳米材料开发提供了新方法，所制备的催化剂在实际室内空气净化中也具有广阔的应用前景。图12. (a) 在不同处理温度下，Mn-PCNS催化剂在氙光照射下的HCHO去除率。(b) 0.05MnC-30、PCNS-500、0.05MnC-30-500和0.05MnC-60-500催化剂在氙光照射下的HCHO去除率。（经参考文献[97]许可复制）。此外，吸附-催化循环系统通过吸附-富集和多孔材料的原位催化再生，实现了材料的长期循环利用。集成降解-杀菌催化系统可以在降解有机污染物的同时高效灭活微生物，满足医院和公共建筑等场景的应用要求[98]。5.6. 催化系统的优先推荐室内空气净化技术的实验室研究与工业应用之间的核心区别在于，前者关注理想条件下的最佳降解性能，而后者更注重技术的综合经济性、长期稳定性、工作条件适应性和在复杂实际室内环境中的工程可行性。基于上述讨论，本文系统比较了本综述中涵盖的核心催化系统和催化剂材料的工业应用特性，如表1所示。表1. 核心催化系统的工业应用性能比较。根据上述工业适用性的系统评估，以低负载贵金属和Mn-Ce复合氧化物为代表的室温热催化系统，以及改性的TiO2基可见光光催化系统，是目前最工业化的材料系统。相比之下，非热等离子体辅助催化和MOF衍生的集成吸附-催化系统在特定场景下具有巨大的工业化潜力。6. 挑战与未来展望6.1. 挑战尽管新型纳米材料在室内空气净化领域已有初步的商业应用，但仍存在从实验室研究到大规模工业化整个产业链的核心瓶颈。首先是大规模制备的挑战。实验室开发的高性能纳米材料大多依赖于复杂的合成过程，通常程序繁琐、成本高、批次間一致性差，难以实现低成本的大规模可控生产。例如，贵金属单原子催化剂和MOF/COF材料在克级实验室制备中表现出优异性能，但在吨级工业生产中容易发生活性位点聚集、结构崩塌和性能下降。同时，持续的高制备成本无法满足民用市场的成本-性能要求[99]。其次是实际工作条件的适应性不足。实验室性能测试大多在理想条件下进行，即在单一污染物和恒定温度湿度下进行，而实际室内环境是多污染物共存、温湿度波动大、杂质气体干扰以及低浓度污染物持续释放的复杂工作条件。这导致材料的实际净化性能远低于实验室数据。在高湿度下水分子与污染物之间的竞争性吸附，以及多污染物系统中各组分之间的竞争性反应，会导致催化活性和降解效率显著下降[100]。6.2. 未来发展方向考虑到当前室内空气化学净化领域纳米催化材料面临的核心挑战，未来的研究将遵循全链创新逻辑系统推进，重点关注四个主要方面。在基础研究方面，将利用机器学习和高通量技术来实现催化材料的精确设计和可控合成，突破低成本、高性能催化材料的大规模制备技术。同时，通过原位表征和理论计算相结合，深入阐明复杂室内环境中的催化反应机制，为材料的设计提供理论支持。在应用技术方面，将针对民用住宅建筑、室内弱光环境、密闭空间和大型公共建筑等多样化场景，分别优化和创新室温热催化、可见光光催化和等离子体/光电协同催化系统，以实现净化技术和场景需求的精确匹配。在工程和工业化方面，将系统突破纳米材料的大规模成型、高效固定、反应器结构优化和催化模块的再生等核心工程瓶颈。将开发低能耗、高适应性的民用净化设备，开启从实验室研究到商业应用的转化路径。在行业保障和跨领域创新方面，将建立完善的纳米催化材料生物安全评估系统，标准化行业发展。同时，推进纳米催化技术与物联网（IoT）和人工智能（AI）、建筑材料以及供暖、通风和空调（HVAC）技术的深度融合，全面扩展技术的应用边界，实现室内空气净化的智能化、被动化和大规模升级。7. 结论室内空气污染对人类健康构成严重危害，已成为全球关注的环境和公共卫生问题。以污染物完全矿化为核心的化学净化技术是消除室内空气污染的主要发展方向。新型纳米材料凭借其超高的比表面积、精确可调的活性位点、优异的室温催化活性和多功能协同作用，已成为室内空气化学净化领域的研究焦点。在本综述中，我们系统的梳理了典型室内空气污染物的特点和净化场景的要求，明确了化学净化技术的核心优势和定位。对不同新型纳米材料系统的研究进展进行了分类和详细阐述。深入分析了核心化学净化系统（包括光催化、室温热催化、电催化和等离子体协同催化）的反应机制和优化策略。总结了新型纳米材料的工程应用现状和核心瓶颈。最后，针对当前研究面临的挑战，提出了未来发展的方向，包括精确的材料设计、基于场景的定制、机制的深入阐明、工程转化、标准系统的改进以及多技术集成。尽管在室内空气化学净化领域取得了显著的研究进展，但从实验室基础研究到大规模工业应用仍有许多瓶颈需要克服。未来，通过材料科学、化学、环境科学、材料成型以及设备开发等多学科之间的紧密结合，将实现高性能纳米催化材料的低成本、大规模制备，深入阐明其催化机制，并系统性地突破工程应用中的瓶颈。这将推动新型纳米催化净化技术的广泛应用，为改善室内空气质量以及保护人类健康提供核心技术支持。