光催化与光热催化在可持续环境解决方案中的综合应用——从污染物去除到二氧化碳转化与废弃物资源化

《Catalysts》：Catalysis for Sustainable Environmental Solutions

　　在联合国制定的17项可持续发展目标（SDGs）中，有若干项目与环境保护及向可持续能源和资源管理转型密切相关。特别是，SDG 6（清洁水和卫生设施）、SDG 7（经济适用的清洁能源）、SDG 11（可持续城市和社区）、SDG 12（负责任消费和生产）以及SDG 13（气候行动）强调了需要采用综合性的方法，在解决环境污染问题的同时，推动能源和资源的可持续生产与利用[1]。在此背景下，传统的挥发性有机化合物（VOCs）或水中新污染物的完全氧化方法虽然在污染物去除方面效果显著，但从真正实现循环和可持续过程的角度来看，可能已不再被视为充分的方法。特别是，含碳污染物的矿化过程最终会生成CO?，这带来了额外的管理挑战，以及在理想情况下的资源化利用挑战。解决这些相互关联的挑战需要开发创新的催化策略，不仅能够去除污染物，还能将废物流和二氧化碳转化为高附加值产品。光催化以及光热催化等混合方法，结合先进和可持续催化材料的开发，可以在这一转型中发挥重要作用。本特刊"催化助力可持续环境解决方案"（*Catalysis for Sustainable Environmental Solutions*）从不同角度探讨了上述方面，汇集了涵盖CO?转化、光催化降解新污染物、可持续催化剂设计、光催化机理研究以及光催化空气净化和病毒灭活等方面的贡献。在众多贡献中，新兴材料如MXenes以及纳入多壁碳纳米管（MWCNT）-醋酸纤维素基质的生物源NiFe?O?，被分别研究用于CO?转化为太阳能燃料和水中新污染物的光催化降解（贡献1和2）。另一种前景广阔的光催化材料——碳化硅（SiC），被刘等人（贡献3）用于CO/CO?甲烷化反应，突出了该材料在涉及碳氧化物转化的催化过程中的潜力。利用来自废聚苯乙烯与玉米秸秆共热解以及花生壳制备的可持续生物炭基催化剂，研究了四环素和环丙沙星等其他新兴水污染物的去除方法（贡献4和5）。这些研究突出了废弃物衍生材料如何被整合到催化剂设计中，从而在废弃物资源化利用、循环经济和光催化环境修复之间建立了直接联系。袁等人（贡献6）通过对CdS/TiO?复合材料的调查研究，为深入理解光催化过程中的界面现象和载流子转移提供了机理见解。这些机理层面的认识对于光催化系统的合理设计和优化至关重要，尤其是在旨在提高其效率和适用性的情况下。最后，通过一款基于TiO?的实用光催化空气净化器（贡献7）和一种用于灭活禽流感病毒的TiO?基光催化系统（贡献8），探讨了光催化在空气净化和病原体控制方面的潜力。这些研究进一步证明了光催化技术的多功能性及其在解决环境保护和公共卫生保护不同方面问题的潜力。总体而言，本特刊收集的各项贡献展示了光催化和光热催化在解决复杂环境挑战方面的广阔潜力。同时，它们强调了从传统的污染物去除方法转向整合环境修复、废弃物资源化利用、CO?转化、可再生能源利用和可持续催化材料开发的综合方法的必要性和重要性。作为本特刊的客座编辑，我想对全体作者致以诚挚的谢意，感谢他们宝贵的贡献以及与《Catalysts》期刊社区分享其研究成果。我也感谢所有审稿人，感谢他们投入的时间、专业知识和建设性意见，这些对提高已发表手稿的质量做出了重大贡献。最后，我要感谢《Catalysts》期刊编辑部及全体工作人员在本特刊筹备过程中给予的持续支持和专业协助。我希望本特刊收录的文章能够提供有益的见解，并激发进一步的研究，以开发面向更可持续环境的创新型催化解决方案。**利益冲突声明**作者声明不存在利益冲突。**贡献列表**1. Dativo, G.; Perez-Carvajal, J.; Scirè, S.; Compagnini, G.; Fiorenza, R.; Ruiz-Hitzky, E. MXene/SiO?-CeO?纳米结构用于光热催化环境应用. *Catalysts* **2026**, *16*, 136. https://doi.org/10.3390/catal16020136.2. Basurrah, A.; Althobaiti, I.O.; Almulaiky, Y.Q. 协同且可磁性回收的NiFe?O?-MWCNT-CA纳米复合材料用于高效紫外驱动光降解有机污染物. *Catalysts* **2026**, *16*, 262. https://doi.org/10.3390/catal16030262.3. Liu, D.; Chen, B.; Li, Y.; Zhu, L.; Zhang, C.; Lu, X.; Lian, Y. SiC改性在增强CO/CO?共甲烷化镍基催化剂稳定性方面的双重作用. *Catalysts* **2026**, *16*, 733. https://doi.org/10.3390/catal16080733.4. Ho, T.T.A.; Pham, T.T.; Ho, V.T.T. 纳米结构催化剂工程用于共热解聚苯乙烯-生物质碳的结构演化和纹理成熟以高效去除四环素. *Catalysts* **2026**, *16*, 870. https://doi.org/10.3390/catal16100870.5. Wang, Y.; Li, B.; Zhao, J.; Zhou, T.; Hu, X.; Guo, X.; Li, X.; Yin, S.; Fedorov, S.V.; Zhang, X.; et al. 界面电子转移辅助CuO/生物炭活化过硫酸盐高效降解环丙沙星：机理见解与可渗透反应性屏障中的应用. *Catalysts* **2026**, *16*, 706. https://doi.org/10.3390/catal16080706.6. Yuan, N.; Zhang, S.; Chen, G. CdS/TiO?体系中光生载流子转移机理相对于p-n结理论的研究与验证. *Catalysts* **2026**, *16*, 625. https://doi.org/10.3390/catal16070625.7. Nagata, F.; Matsuura, R.; Fukushi, N.; Matsumoto, Y.; Fukushima, T.; Fujimoto, K.; Kozaki, M.; Somei, J.; Aida, Y. 利用光催化空气净化器灭活小鼠体内气传流感病毒. *Catalysts* **2026**, *16*, 337. https://doi.org/10.3390/catal16040337.8. Matsuura, R.; Saito, A.; Nagata, F.; Fukushi, N.; Matsumoto, Y.; Fukushima, T.; Fujimoto, K.; Kozaki, M.; Somei, J.; Aida, Y. TiO?光催化剂通过多重抗病毒效应灭活高致病性禽流感病毒和H1N1季节性流感病毒. *Catalysts* **2026**, *16*, 168. https://doi.org/10.3390/catal16020168.**参考文献**1. Aslam, A.; Yu, X.; Akhtar, G. 从排放到解决方案：绿色能源、环境政策严格度和政治稳定性在实现金砖国家碳中和目标中的作用. *J. Environ. Manag.* **2025**, *395*, 127871. [Google Scholar] [CrossRef] [Scilit] [PubMed]**免责声明/出版商声明：** 所有出版物中所包含的陈述、观点和数据仅属于各独立作者和/或贡献者本人，不代表MDPI和/或编辑部的立场。MDPI和/或编辑部对内容中提及的任何思想、方法、说明或产品造成的人员伤害或财产损失不承担责任。? 2026 版权归作者所有。授权方MDPI，瑞士巴塞尔。本文为开放获取文章，依据知识共享署名（CC BY）许可协议的条款和条件进行分发。