中国在过去30年间也经历了空前快速的经济增长，但是其粗放型的增长模式和能源特别是煤炭的巨大消耗，带来了空气质量的严重退化，其累积的污染物水平可能已经趋近了环境容量的极限。
中国科学院理化技术研究所、北京市理化分析测试中心、中科纳琦环保科技有限公司、北京纳琦环保科技有限公司
中国在过去30年间也经历了空前快速的经济增长，但是其粗放型的增长模式和能源特别是煤炭的巨大消耗，带来了空气质量的严重退化，其累积的污染物水平可能已经趋近了环境容量的极限。2012年末到2013年初的冬季，中国严重的空气污染造成多地雾霾频发。雾霾范围覆盖了全国143万平方公里的区域 (大约占国土面积的15%)，有将近8亿人受到了影响。雾霾不但对人们的健康造成了巨大的威胁，还给交通安全、航班安排等带来了重大损失。北京很不幸的成为了这次雾霾污染最为严重的城市之一，并因此成为了中国乃至世界各国关注和热议的焦点。2013年1月，北京只有5天的空气质量达到了二级标准，许多站点PM2.5浓度的监测值持续“爆表”。据报道，北京在1月份PM2.5的最高日均浓度达到354μg/m3，超过2012年更新的中国环境空气质量二级标准4.7倍，而单个站点的PM2.5最高小时浓度达到993μg/m3。
PM2.5主要是由化石燃料的燃烧而产生，而汽油和柴油都是化石燃料的重要组成部分，这也使得机动车排放成为PM2.5污染的重要来源之一。事实上，在北京、上海等超级城市，机动车已经成为PM2.5本地污染源中最大的来源（包括一次和二次颗粒物）。机动车空气污染物的主要来源包括如一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）。HC和NOx不但会造成PM2.5污染，同时还是形成臭氧（O3）污染的主要前体物。治理机动车污染，将对于未来控制中国全国范围的大气污染起到积极的推动作用。
多相光催化技术是一种有效脱除化学污染物的新兴环保技术，它能够加速氮氧化合物与硫化物的降解过程。这种技术是利用固体半导体光催化材料受光激发产生的空穴，夺取NOx体系中的电子，使其活化而氧化成NO3-留在催化剂表面，从而固化雾霾的NOx源。在道路交通空间应用光催化降解材料，如利用光催化材料对路面材料进行改性处理，或是通过光催化材料制作出涂料，通过路面涂料、道路设施材料的改性，使其具备降解尾气中有害物质，减少尾气对大气的污染，是移动源尾气净化的末端治理的有效方法。
然而，半导体光催化直接应用于NOx治理，存在以下的主要技术障碍：
光催化将NOx氧化为NO3-要经过许多中间步骤，会有一些有害的中间产物生成，如约有20％的NO被氧化为NO2，并被释放出来，对环境造成污染。
光催化材料自身对于涂料基材的有机树脂材料组成部分也有降解作用，从而造成涂层光腐蚀作用。
为解决这一问题，中科院理化所实现了智能选择性光催化材料的设计与加工制造，通过将光催化技术与吸附技术结合在一起，利用吸附材料包覆与光催化材料，形成特定复合纳米结构如核壳结构等来解决这一问题：高吸附材料对NO及NO2吸附，使得经半导体光催化氧化NO生成的NO2在产生的瞬间即被吸附并进一步被氧化为NO3-，从而避免了中间产物NO2的释放；同时，这一非光催化活性的壳层材料，可以有效防止大分子量有机基材与光催化之间的直接接触，从而避免光腐蚀基底材料现象。该材料可以智能分解雾霾NOx及VOC源，与现有涂料体系兼容，可以直接添加。
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图2.智能抗霾涂料实际涂覆及选择性降解效果图
为考察这一智能抗霾涂料对大气中NOx及VOC类污染物的降解，以及对PM2.5的综合处理效果，我们与北京市理化分析测试中心联合开展此材料评价方法与体系的建立的工作。
1. 抗霾材料净化能力直接测量方法及技术体系，见下图：
图1. 抗霾材料净化能力测量体系及原理图
图2. 涂料抗霾涂料光催化能力测试结果
结论：所测试光催化材料抗霾材料对NOx具有优异的降解响应能力。在动态条件下，能降解95%以上NOx。
2. 模拟降解仓实验，对产品性能进行模拟评价。
图3. 抗霾材料净化能力静态测量体系及原理图
结论：所测试光催化材料抗霾材料对NOx具有优异的降解响应能力。在动态条件下，能降解99%以上NOx。
3. 实际示范点检测：
图4. 抗霾材料净化能力中科院理化所廊坊园区现场测试点
结论：所测试光催化材料抗霾材料对NOx具有优异的降解响应能力。在现场条件下，能降解35%以上环境NOx。
