综述：纳米结构臭氧催化剂在强化VOCs去除中的研究进展：尺度构型与电子微环境的协同优化

（编辑推荐）本综述系统阐述了纳米结构臭氧催化剂在挥发性有机物（VOCs）降解中的最新进展，聚焦贵金属（Ag/Pt/Pd）、过渡金属氧化物及单原子催化剂（SACs）的尺度构型设计，提出通过电子微环境调控解决活性中心竞争、臭氧利用率低等科学问题，为大气污染控制提供精准增强策略。

　　

机制篇：臭氧催化降解VOCs的分子密码

臭氧（O₃）的独特弯曲结构（C_2V对称性，键角116.8°）使其成为强氧化剂（电位2.07 V）。在催化过程中，臭氧通过表面羟基（-OH）活化解离为活性氧物种（ROS），如单线态氧（¹O₂）和超氧自由基（·O₂^-），攻击VOCs的碳键实现断裂。

材料篇：催化剂的纳米革命

贵金属催化剂：Ag的化学态调控是关键——Ag⁰促进苯环开环，而Ag⁺增强醛类氧化。Pt/Pd双金属催化剂通过d带中心位移提升抗硫中毒能力。

过渡金属氧化物：MnOx的晶面工程暴露(110)晶面时，臭氧分解效率提升3倍；Co₃O₄纳米线中氧空位浓度每增加1%，甲苯降解率提高15%。

单原子催化剂（SACs）：Fe-N₄位点通过电子隧道效应实现臭氧100%利用率，对氯苯的矿化率可达92%。

挑战篇：技术瓶颈突破之道

工业废气中多组分竞争吸附导致"软中毒"（如硫化物使PdS_x生成）和"硬堵塞"（焦油覆盖孔隙）。解决方案包括：

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  核壳结构（如CeO₂@ZrO₂）保护活性位点

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  机器学习预测高熵氧化物（HEOs）的最佳组分比

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  等离子体活化再生催化剂

健康篇：看不见的威胁

长期暴露于苯系物（如甲醛）会使肺癌风险增加27%，而卤代烃（如四氯乙烯）导致肝损伤的LOAEL值仅0.1 ppm。催化臭氧技术可将医院废气中病原体载量降低4个数量级。

未来篇：智能催化新纪元

仿生催化酶（如过氧化物酶模拟物）和光-臭氧协同系统成为研究热点。通过原位红外（in-situ FTIR）捕捉反应中间体，结合密度泛函理论（DFT）计算，有望实现催化剂"基因编辑"式精准设计。