ISO 17168-52025 精细陶瓷（先进陶瓷 先进技术陶瓷） - 室内照明环境下半导体光催化材料空气净化性能试验方法 - 第5部分去除甲硫醇标准立项发展报告

精细陶瓷（先进陶瓷先进技术陶瓷）——室内照明环境下半导体光催化材料空气净化性能试验方法——第5部分：去除甲硫醇标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Testmethodforair-purificationperformanceofsemiconductingphotocatalyticmaterialsunderindoorlightingenvironment—Part5:Removalofmethylmercaptan摘要随着室内空气质量问题日益受到全球关注，挥发性有机硫化合物（VOCs）特别是甲硫醇等恶臭气体的净化技术成为环境材料领域的研究热点。半导体光催化材料因其在室温条件下可利用光能分解有机污染物的独特优势，被广泛应用于空气净化领域。然而，由于缺乏统一的性能评价标准，不同实验室和生产企业之间光催化材料空气净化性能的测试结果存在显著差异，严重制约了技术的规范化发展和产品的市场准入。ISO17168-5:2025《精细陶瓷（先进陶瓷先进技术陶瓷）——室内照明环境下半导体光催化材料空气净化性能试验方法——第5部分：去除甲硫醇》正是在这一背景下由国际标准化组织（ISO）正式发布的专项标准。该标准规定了在室内照明环境下利用半导体光催化材料去除甲硫醇的试验方法，涵盖测试装置、试验条件、样品准备、测试程序及结果计算等核心技术内容。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术要素及其与现有标准体系的关系，分析了标准实施的预期效益，并对未来标准化工作方向进行展望。该标准的发布填补了光催化材料在含硫恶臭气体净化领域国际标准化的空白，对推动光催化空气净化技术的规范化应用和国际贸易便利化具有重要意义。关键词：精细陶瓷；光催化材料；空气净化性能；甲硫醇；试验方法；国际标准一、引言1.1标准立项背景室内空气质量直接关系人体健康。据世界卫生组织（WHO）统计，全球约有30亿人主要在家中采用固体燃料进行烹饪或取暖，室内空气污染每年导致约380万人过早死亡。挥发性有机化合物（VOCs）作为室内空气的主要污染物之一，来源广泛，包括建筑装饰材料、家具、清洁用品以及人体代谢活动等。其中，甲硫醇（CH₃SH）作为一种典型的含硫挥发性有机物，具有极低的气味阈值（约0.002ppm），是室内恶臭气体的重要组成成分，长期暴露即使在低浓度下也会引起头痛、恶心等不适症状，严重影响居住舒适性和人体健康。1.2标准制定的必要性与紧迫性当前，光催化空气净化材料已广泛应用于空气净化器、建筑内墙涂料、自清洁材料等多个领域，形成了一定规模的产业链。然而，光催化性能测试领域存在的关键问题不容忽视：测试条件不一致——不同实验室在光源类型（紫外光或可见光）、光照强度、反应器构造、初始污染物浓度、相对湿度等关键参数上缺乏统一规范，导致即使对同一种材料，不同机构测试得出的净化效率也可能相差数倍乃至一个数量级。可比性缺失——缺乏统一的标准物质和参比材料，不同研究团队发表的数据之间无法进行有效对比，严重影响了学术交流和产业应用。国际贸易壁垒——各主要经济体纷纷制定本国的光催化材料测试标准，技术要求的差异增加了跨国贸易的合规成本，阻碍了光催化材料和净化产品的国际流通。在此背景下，制定一项专门针对室内照明环境下半导体光催化材料去除甲硫醇性能测试的ISO国际标准，对于统一测试方法、规范市场秩序、促进技术交流与贸易便利化具有重要的现实意义和战略价值。1.3标准编制单位概况ISO17168-5:2025标准由国际标准化组织下设的精细陶瓷技术委员会ISO/TC206（Fineceramics）归口管理。该技术委员会秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。作为该项标准的主要贡献单位之一，日本精细陶瓷中心（JapanFineCeramicsCenter,JFCC）在标准研制中发挥了关键的核心技术支撑作用。JFCC成立于1985年，是日本经济产业省（METI）下属的公益法人机构，长期致力于先进陶瓷领域的基础研究、性能评价和标准化工作。中心拥有国际一流的光催化材料性能评价实验室，配备有标准光辐照系统、多通道气体分析装置及完善的温湿度环境模拟设备。在ISO17168-5的研制过程中，JFCC承担了试验方法可行性验证、实验室间比对试验（round-robintest）的组织实施以及试验参数优化等核心任务。来自该中心的科研团队基于多年在光催化空气净化领域的研究积累，提出了以甲硫醇为目标污染物的试验方法框架，并联合德国、韩国、中国等多个国家的实验室完成了方法的协同验证工作，为标准的科学性、可靠性和可操作性提供了重要保障。1.4标准编制过程简述ISO17168-5:2025的研制遵循了ISO/IEC导则规定的标准制定程序，经历了新工作项目提案（NP）、工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段。项目自正式立项以来，来自中国、日本、韩国、德国、法国、美国等成员体的专家围绕测试装置设计、试验参数设定、甲硫醇分析方法等核心技术议题进行了多轮深入研讨。期间，各参与国实验室按照标准的试验方法开展了实验室间比对试验，对方法的重复性和再现性进行了系统验证。经过三年多的酝酿、起草、讨论和修改，标准最终于2025年11月7日由ISO正式发布。二、标准核心技术内容解析ISO17168-5:2025规定了在室内照明环境下半导体光催化材料去除甲硫醇性能的试验方法，适用于粉末、薄膜、块体等多种形态的光催化材料。该标准是本系列标准的第5部分，此前的部分分别涵盖了乙醛去除（第1部分）、甲苯去除（第2部分）、氮氧化物去除（第3部分）和甲醛去除（第4部分）等不同目标污染物的测试方法。2.1测试原理该标准的测试原理基于静态或动态反应系统中的光催化降解反应。将负载有光催化材料的测试样品置于密封反应器中，向反应器内充入含有一定初始浓度甲硫醇的标准气体，在室内照明条件（通常采用白色荧光灯或白光LED光源，光照强度控制在1000lx量级，以模拟真实室内环境）下辐照一定时间，通过气相色谱或气体分析仪等在线检测手段，连续监测反应器中甲硫醇浓度的变化，进而计算材料的甲硫醇去除率、反应速率常数等关键性能参数。相比传统紫外光下的测试方法，该标准特别强调了“室内照明环境”这一实际应用场景，要求测试光源的光谱分布尽量接近真实室内照明条件，以准确反映光催化材料在实际使用环境中的净化性能。这一设计理念使评价结果具有更强的工程参考价值和实践指导意义。2.2试验装置与材料标准对试验装置的各组成部分提出了明确规定：-反应器：采用具有良好气密性的密封反应容器，推荐采用石英玻璃或不锈钢材质，容积推荐为1L～10L，需设有进气口、出气口和采样口，并配备磁力搅拌或循环风扇以保证反应器内气体浓度均匀。反应器应设有一面透明窗口，以便光线照射至样品表面。-光源系统：采用室内照明常用光源（如荧光灯或白光LED），要求光谱范围覆盖光催化材料可以吸收的可见光波段，光照强度需用校准过的照度计测量并记录，推荐光照强度为1000lx±100lx。-气体混合与配制系统：使用标准气体发生装置或动态配气系统，以高纯氮气或洁净空气为平衡气，配制所需初始浓度的甲硫醇标准气体，浓度推荐范围为1ppm～10ppm（可根据材料特性和实际应用场景调整）。-气体分析系统：采用气相色谱仪（配备火焰光度检测器FPD或硫化学发光检测器SCD）或其他具有等效灵敏度和选择性的气体分析仪器，实现对甲硫醇浓度的在线或离线定量分析，检测限需满足初始浓度1%以下的精确测量要求。-温度和湿度控制：试验应在（25±2）℃的温度条件下进行，相对湿度控制在（50±10）%RH范围内，以确保试验条件的可重复性。2.3样品制备与试验程序标准对光催化材料的样品制备提出了以下要求：对于粉末样品，需将规定质量的粉末均匀涂布在特定面积的玻璃基板或多孔载体上，涂布量需精确至±5%以内；对于薄膜样品，需注明基材类型、镀膜方法和膜厚等关键信息。每种材料至少需准备3个平行样品进行平行测试，以评价材料性能的均匀性。试验程序分为以下主要阶段：1.样品预处理：在测试前，将样品置于干燥器中在室温下避光保存至少24h，以去除表面可能吸附的杂质气体。2.吸附平衡阶段：将样品置于反应器中，通入含有目标浓度甲硫醇的试验气体，在黑暗条件下维持气流至吸附-脱附平衡（通常需要1h～2h，以出口浓度稳定为判定依据），以区分物理吸附和光催化降解的贡献。3.光催化反应阶段：在吸附平衡后，开启光源，在恒定的光照条件下持续反应一定时间（通常为2h～6h，视材料活性而定），定期取样分析反应器内甲硫醇的残留浓度。4.空白对照试验：在相同试验条件下，不加光催化材料或使用惰性材料作为空白对照组，以排除反应器壁吸附、光解等因素对试验结果的干扰。2.4性能计算与结果表达标准规定以甲硫醇去除率、光催化反应速率常数（准一级动力学常数k）和矿化率等参数作为材料空气净化性能的评价指标。甲硫醇去除率（η）按下式计算：η（%）=（C₀−C_t）/C₀×100%其中，C₀为光催化反应开始时反应器内甲硫醇的浓度；C_t为光照射t时刻反应器内甲硫醇的残留浓度。标准要求最终测试结果以“光催化反应阶段”的数据为准，扣除物理吸附的贡献，并报告3个平行样品的平均值和标准偏差。测试报告需注明试验条件的全部关键参数（光源类型、光照强度、初始浓度、温度、相对湿度等），以保证不同实验室间数据的可比较性。此外，标准还规定了测试报告的规范格式，要求以表格或图表形式完整呈现试验条件和结果数据。三、标准国际比对与协调性分析3.1与ISO17168系列标准的关系ISO17168-5:2025是ISO17168系列的组成部分，该系列标准由ISO/TC206归口管理，采用统一的方法框架和试验装置配置，以提高各分标准之间的一致性。各分标准均基于静态反应系统，在相同的室内照明环境下测试光催化材料对不同目标污染物的去除能力。第5部分在技术框架上与第1至4部分保持高度一致，主要区别在于目标污染物的物化性质及相应的分析方法。甲硫醇具有强还原性和特征臭味，在分析中需采用硫特异性检测器，以防止其他共存物的干扰。此外，甲硫醇在反应过程中可能被氧化为二甲二硫（DMDS）、甲硫醇亚砜或进一步矿化为SO₂和CO₂，标准对中间产物的监控提出了相应要求，以确保测试结果能够真实反映矿化程度。这种“同一框架、分目标物”的标准结构实现了测试装置的共用和分析方法的专用兼顾，最大限度降低了实验室的设备配置和使用成本。3.2与其他国际标准组织的协调在光催化材料性能评价领域，除ISO外，日本工业标准（JISR1750系列）、中国国家标准（GB/T23761等）、韩国标准等也包含了相关测试方法。ISO17168-5:2025在制定过程中充分调研了现有各国标准的技术方案和实验参数，力求在条件允许的范围内与主要国家的标准保持协调一致。标准编制组与日本JISR1750系列标准的技术委员会（日本工业标准调查会化学部会）保持了密切沟通，确保ISO17168-5的试验参数设定与JIS标准具有兼容性。由于室内照明条件、初始浓度范围等关键参数在各国标准中有所差异，不可避免地在部分技术细节上与个别国家标准存在偏差，但标准中所采用的试验装置结构和测试流程与各主要国家标准保持了总体协调。3.3标准创新点分析相较于以往的光催化性能测试方法，ISO17168-5:2025体现了以下技术创新特征：1.场景导向的测试条件设计：以室内照明环境为测试场景是该标准区别于传统紫外光测试方法的核心理念。该设计反映了光催化材料从紫外光响应向可见光响应的技术发展趋势，为新型可见光活性材料的评价提供了符合实际应用场景的方法学支撑。2.含硫污染物的针对性方法学设计：甲硫醇作为含硫挥发性有机物，其分析方法需考虑硫化物之间的相互转化以及对检测系统的腐蚀和污染问题。标准在气体分析系统配置、管路材料选择、采样方式等方面做出了有针对性的技术规定，保证了分析方法的专属性。3.严格的吸附-光催化和暗反应空白扣除体系：标准通过明确的吸附平衡过程和空白对照试验，将物理吸附和光催化降解作用进行了有效分离，确保测试结果反映的是材料真实的催化性能而非表观吸附能力，显著提高了评价的科学性和公正性。四、标准实施的社会经济效益分析4.1产业层面ISO17168-5:2025的发布实施将产生显著的经济效益。首先，统一测试方法为光催化材料的生产企业提供了客观的自我评价手段和产品质量控制依据，有助于企业建立从原材料入厂到成品出厂的全流程质量保障体系。其次，对于光催化空气净化器的制造企业而言，该标准为零部件和材料采购的技术要求提供了统一的评价尺度，有助于降低供应链的技术沟通成本。第三，从国际贸易角度看，ISO标准的协调一致作用有助于消除技术性贸易壁垒，促进光催化材料和净化产品的国际流通，降低出口企业的重复检测费用。据行业内初步估算，统一标准实施后，光催化材料检测费用可降低20%～30%，产品认证周期可缩短约1～2个月。4.2社会与环境层面在公共健康领域，甲硫醇作为室内典型恶臭污染物，即使在极低浓度下也会对人体产生不良影响。该标准的实施有助于引导光催化净化产品向去除低浓度含硫恶臭气体的方向进行技术升级，间接改善室内空气质量。在环境层面，光催化技术作为一种室温深度氧化技术，可实现对有害污染物的彻底矿化而非简单吸附转移，该标准的推广实施有助于促进这一绿色技术的科学评价和规范应用，为“双碳”目标背景下室内空气净化技术的技术路线选择提供依据。五、结论与展望ISO17168-5:2025的发布是光催化材料空气净化性能评价领域标准化工作的重要里程碑。该标准以室内照明环境为测试场景，以甲硫醇为目标污染物，在统一的装置框架下规定了半导体光催化材料去除甲硫醇性能的测试方法，填补了国际标准体系中含硫挥发性有机物光催化净化测试方法的空白。标准的实施将有效解决当前光催化材料性能评价中数据不可比、结果不互认的突出问题，为技术创新、产品质量提升和国际贸易便利化提供重要的标准化技术支撑。展望未来，光催化材料标准化工作可在以下方向继续深化拓展：一是进一步扩展目标污染物的覆盖范围，如氨气、硫化氢等典型室内气态污染物的测试方法开发；二是结合光催化反应机理研究的最新进展，逐步引入中间产物分析和毒性评价指标，实现对材料净化性能的综合评价；三是探索与光催化材料在实际净化装置中应用效果之间的关联性研究，建立从材料级测试到器件级评价的完整标准化链条；四是加强标准在“一带一路”沿线国家和地区的推广应用，促进全球光催化材料产业的技术交流和贸易合作。随着可见光响应光催化材料研究的不断深入和产业化进程的持续加快，ISO17168系列标准将持续发挥引领和规范作用，为改善室内空气环境质量、保障公众健康做出更大贡献。参考文献[1]ISO17168-5:2025,Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Testmethodforair-purificationperformanceofsemiconductingphotocatalyticmaterialsunderindoorlightingenvironment—Part5:Removalofmethylmercaptan[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO17168-1:2025,Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Testmethodforair-purificationperformanceofsemiconductingphotocatalyticmaterialsunderindoorlightingenvironment—Part1:Removalofacetaldehyde[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[3]中国国家标准化管理委