科學家們設計出了利用燈泡廢熱將室內空氣污染物轉化為良性物質的燈罩，併計劃將這一技術應用於發光二極管。室內空氣污染可能遇到了對手。科學家們報告說，他們設計出了能將室內空氣污染物轉化為無害化合物的催化劑塗層燈罩。這種燈罩適用於鹵素燈和白熾燈，研究小組正在擴展這項技術，使其也能與發光二極管兼容。

塗有催化劑的燈罩利用白熾燈泡的熱量消滅室內空氣污染。資料來源：Minhyung Lee

研究人員在美國化學學會（ACS）秋季會議上展示了他們的成果。美國化學學會2023 年秋季會議共有約12000 場報告，涉及廣泛的科學主題。

該項目的首席研究員金亨日（Hyoung-il Kim）博士說，燈罩針對的是揮發性有機化合物（VOC），這些化合物佔室內空氣污染物的大部分。這些化合物包括乙醛和甲醛，由油漆、清潔劑、空氣清新劑、塑料、家具、烹飪和其他來源釋放。

“雖然家庭或辦公室中的揮發性有機化合物濃度很低，但人們90% 以上的時間都是在室內度過的，因此接觸的時間會逐漸增加，”Kim 說。

延世大學Kim 實驗室的研究生Minhyung Lee 說：”去除室內空氣中揮發性有機化合物的傳統方法依賴於活性炭或其他類型的過濾器，而這些過濾器必須定期更換。Lee將在ACS會議上介紹該團隊的工作。已經開發出的其他設備可以藉助高溫激活的熱催化劑或光催化劑（對光線有反應）來分解揮發性有機化合物。但Kim 指出，這些裝置大多需要一個單獨的加熱器或紫外線（UV）光源，這會產生不必要的副產品。他的團隊希望採用一種更簡單的方法，只需要一個也能產生熱量的可見光源（如鹵素燈或白熾燈）和一個塗有熱催化劑的燈罩。”

據Lee 稱，鹵素燈泡僅能將10% 的電能轉化為光能，其餘90% 則轉化為熱能。白熾燈泡的情況更糟，只能發出5% 的光和95% 的熱。”這些熱量通常會被浪費掉，”Kim 說，”但我們決定用它來激活熱催化劑，分解揮發性有機化合物。”

在去年秋天發表的一篇論文中，研究小組報告說，他們合成了由二氧化鈦和少量鉑組成的熱催化劑。研究人員在鋁製燈罩內側塗上催化劑，然後將燈罩罩在一個裝有空氣和乙醛氣體的試驗室中的100 瓦鹵素燈泡上。打開燈泡後，燈罩被加熱到約250 華氏度–溫度足以激活催化劑並分解乙醛。在這個氧化過程中，揮發性有機化合物最初轉化為乙酸，然後轉化為甲酸，最後轉化為二氧化碳和水。Kim 指出，這兩種酸都很溫和，釋放的二氧化碳量也無害。研究人員還發現，在同樣的條件下，甲醛也能被分解，而且這種技術對白熾燈泡也有效。

“這是利用燈源廢熱的首次示範，”Kim 說。以前的大多數研究項目，甚至市場上的一些燈具，都是依靠光激活光催化劑來消滅室內空氣污染。

最近，Kim 的團隊一直在探索成本更低的鉑金替代品。該團隊已經證明，這些以鐵或銅為基礎的新型催化劑可以分解揮發性有機化合物。此外，銅還是一種消毒劑，因此Kim 預計銅催化劑可以殺死空氣中的微生物。

現在，科學家們正在尋找將破壞污染的燈罩概念推廣到LED 的方法，LED 是照明市場中一個快速增長的細分市場。然而，與鹵素燈和白熾燈不同，發光二極管釋放的熱量太少，無法激活熱催化劑。因此，Kim 的團隊正在開發受LED 發出的近紫外光刺激的光催化劑，以及將LED 的部分可見光輸出轉化為熱量的其他催化劑。

Kim說：”我們的最終目標是開發出一種混合催化劑，它可以利用光源產生的全部光譜，包括紫外線和可見光以及廢熱。”