综述：气相VOCs光氧化中光催化剂失活：机制、稳定性增强与再生策略

（编辑推荐）本综述系统解析了气相光催化氧化（PCO）中TiO2 等光催化剂的失活机制，涵盖碳残留积累、氮/硫副产物形成等关键因素，并提出热再生、化学清洗等恢复策略。特别关注单点催化剂、金属有机框架（MOFs）等新型材料设计，结合机器学习预测稳定性，为实际应用中的长效空气净化提供理论支撑。

　　

Abstract
挥发性有机物（VOCs）造成的空气污染推动了光催化氧化技术在空气净化中的应用。然而，实际环境中光催化剂常因多组分VOCs竞争吸附、反应副产物毒化表面而失活。本文揭示了气相体系中失活的核心机制：碳残留堆积、含氮/硫副产物形成、焦炭沉积及材料结构损伤，并探讨表面缺陷、晶体结构和颗粒形貌对稳定性的影响。

Introduction
以TiO₂
为代表的宽禁带半导体（如3.2 eV的锐钛矿）通过紫外光激发产生电子-空穴对（e^-
/h⁺
），进而生成·O₂
^-
、·OH等活性氧物种（ROS）实现VOCs矿化。商用Degussa P25（80%锐钛矿/20%金红石）因其异相结增强电荷分离而表现优异，但纳米结构TiO₂
仍面临光生载流子纳秒级复合的瓶颈。气相反应中，慢脱附速率导致的表面阻塞是失活主因。

Intermediates in carbonaceous VOCs
苯系物等碳基VOCs的不完全氧化会生成羧酸、醛类等强吸附中间体，阻塞活性位点。例如，甲苯光氧化产生的苯甲醛通过π-π堆积牢固吸附于TiO₂
(101)晶面，而氯代VOCs（如二氯甲烷）则引发氯离子毒化。

Regeneration strategies
热再生（300-500°C）可分解碳沉积但可能破坏晶格；UV/O₃
处理能选择性清除有机残留；氢等离子体可修复氧空位。金属有机框架（MOFs）如MIL-125-NH₂
通过孔隙限域效应提升抗失活能力。

Future perspectives
机器学习辅助预测材料稳定性成为新趋势，如通过描述符筛选抗毒化组分。实际应用中需开发动态响应系统，实时监测催化剂表面状态并触发再生程序。

Conclusion
结合缺陷工程（如氧空位调控）与微观结构设计（暴露高活性(001)晶面）是提升稳定性的关键。未来需建立标准化失活评价体系，推动PCO技术从实验室走向工业级空气净化。