ISO 17168-22025《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2部分：乙醛的去除》标准发展报告

ISO17168-2:2025《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2部分：乙醛的去除》标准发展报告StandardizationDevelopmentReport:FineCeramics(AdvancedCeramics,AdvancedTechnicalCeramics)—TestMethodforAir-PurificationPerformanceofSemiconductingPhotocatalyticMaterialsunderIndoorLightingEnvironment—Part2:RemovalofAcetaldehyde摘要随着室内空气质量问题日益受到全球关注，以半导体光催化材料为核心技术的空气净化产品在建筑、家居及公共环境领域的应用规模持续扩大。然而，光催化材料性能评价方法长期缺乏国际统一的技术基准，尤其是模拟室内弱光环境下的净化效率测试仍以紫外光源为主，难以客观反映产品在真实使用场景中的性能表现。在此背景下，国际标准化组织于2025年正式发布ISO17168-2:2025第二版，该标准规定了在室内照明（荧光灯、LED白光）条件下，半导体光催化材料去除气态乙醛的性能试验方法，涵盖试验装置要求、光源系统、测试流程、计算与报告规范等内容。本报告系统梳理该标准的立项背景、修订重点、关键技术内容及国内外相关标准比对情况，结合对起草单位——日本产业技术综合研究所（AIST）在光催化标准化领域的长期贡献进行分析，阐明该标准对推动精细陶瓷产业高质量发展、支撑绿色低碳室内环境建设的重要价值与实施前景。关键词：精细陶瓷；光催化材料；乙醛去除；空气净化性能；室内照明；ISO17168；国际标准Keywords:FineCeramics;PhotocatalyticMaterials;AcetaldehydeRemoval;AirPurificationPerformance;IndoorLighting;ISO17168;InternationalStandard一、标准制定背景与必要性1.1室内空气污染治理的迫切需求现代人约有80%以上的时间处于室内环境，室内空气中挥发性有机化合物（VOCs）的污染已成为影响人体健康的重要风险因素之一。该标准于2025年发布实施，规定了在室内照明环境下，半导体光催化材料去除乙醛的空气净化性能试验方法，是对第一版的重要修订和完善。乙醛作为典型的有害醛类污染物，广泛应用于装饰装修材料、胶粘剂等产品的释放源，已被世界卫生组织国际癌症研究机构列入2B类致癌物清单。长期暴露于低浓度乙醛环境中可能引起呼吸道刺激、神经系统损伤等健康问题，因而对乙醛等VOCs的高效去除已成为室内空气净化领域的技术重点。1.2光催化技术的应用拓展与评价困境半导体光催化材料在光照激发下可产生活性氧物种，进而将有机污染物氧化分解为二氧化碳和水，具有能耗低、无二次污染、使用寿命长等显著优势。二氧化钛（TiO₂）基光催化材料已在空气净化器、自清洁建材、抗菌涂层等领域实现了大规模产业化应用。然而，自2000年光催化空气净化技术进入快速发展期以来，不同制造商、不同实验室之间对材料净化性能的评价结果经常出现显著差异。究其原因，主要在于测试装置缺乏统一标准、光源条件差异大、初始污染物浓度和气流方式无规范可循。紫外光条件下的降解性能虽能反映材料的本征活性，却无法代表室内荧光灯或LED照明下的实际净化效果，导致大量高性能材料在实验室评价与市场推广之间形成了技术转化断层。1.3国际标准体系的演进与此次修订动因ISO/TC206（精细陶瓷技术委员会）多年来围绕光催化材料建立了一系列国际标准。其中，ISO17168系列聚焦于室内照明下的空气净化性能测试，分两个部分：第1部分针对一氧化氮（NO）的去除，第2部分针对乙醛的去除。此次发布的第二版距第一版（ISO17168-2:2014）已有十余年时间，修订工作主要基于以下三方面因素的驱动。第一，室内照明技术发生了根本性变化。2014年版本制定时，荧光灯仍是主要室内照明光源。而近年来LED照明已全面普及并成为市场绝对主流，其光谱分布与荧光灯存在显著差异，直接影响了光催化材料的光子吸收效率与量子产率。为保证试验结果能够反映实际室内照明条件下的材料性能，新版本对光源类型和光谱匹配度提出了更加精细的技术要求。第二，光催化机理研究和测试技术进步。在标准修订期间，学界对乙醛光催化氧化中间产物（如乙酸、甲醛等）的生成与转化路径有了更深入的认识，基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）的在线气体分析方法精度也获得大幅提升。第三，国际社会对室内空气质量管控趋严。世界卫生组织《室内空气质量准则》及各国绿色建筑评价体系均对VOCs浓度限值提出了更高要求，产业界需要基于统一、可靠的标准方法来支撑产品宣称与质量认证。二、标准主要内容与技术解析2.1适用范围与基本框架该标准适用于在室内照明环境下评价半导体光催化材料（包括粉末、薄膜、块体及负载型材料等形态）的空气净化性能，涉及的污染物目标物为气态乙醛。方法的核心是：将涂覆光催化材料的试验基材置于密闭或流通式反应器中，在标准室内照明光源照射下，通入含有规定浓度乙醛的试验气体，经过一定反应时间后测量乙醛浓度变化，据此计算材料的去除率及反应速率等性能指标。标准规定了所用试验气体应是零级空气或高纯氮气与乙醛的混合气，乙醛初始浓度的设定需兼顾模拟实际室内污染水平（通常为1～10ppm）与分析检测灵敏度的双重需求。2.2试验装置与材料要求标准对试验装置进行了详细规定，核心部件包括：可精确控制气体流量与湿度的配气系统、具备光照窗口的密闭反应器、提供标准室内照明的光源系统，以及具备足够精度和响应速度的乙醛浓度分析仪器（推荐采用FTIR气体分析仪或气相色谱仪）。反应器设计需确保气体在光催化材料表面均匀分布，避免浓度梯度和短路气流对测试结果产生影响；反应器内壁应选用对乙醛吸附性低的惰性材料（如经钝化处理的不锈钢或玻璃），并需进行空白吸附实验以扣除系统吸附造成的影响。光源系统是本次修订的重点内容之一。标准明确了室内照明模拟光源应优先采用白光LED或荧光灯（D65标准光源或相关色温2500～6500K的光源均可接受），并规定了照射到样品表面的辐照度范围（通常为0.1～10W/m²的UVA波段辐照度，或对应可见光波段的光量子通量密度）。所有光源需在使用前进行光谱辐照度校准，测试报告中需详细记录光源类型、光谱分布、辐照度值等参数，以确保不同实验室间的结果可比性。这一规定使测试条件与实际室内光环境更为贴近，对光催化剂在可见光响应性能方面的评价更加科学公正。2.3试验程序与性能计算乙醛去除试验的典型程序为：先将负载光催化材料的试样在暗态条件下通入乙醛试验气体，待吸附-脱附平衡后开启光源，记录光催化反应阶段乙醛浓度随时间的变化曲线，持续检测至乙醛浓度不再明显变化或达到规定的反应时间。性能表达采用两个层次的指标，即乙醛去除率（η，以百分比表示）和基于一级反应动力学的反应速率常数（k）。前者表征材料在特定条件下的整体净化能力，直观易懂；后者排除初始浓度差异带来的影响，便于比较不同材料间的本征活性差异。标准还规定了每个测试条件下至少进行三次平行试验的要求，并以平均值±标准偏差的形式报告结果，以保证试验结果的重复性和复现性。标准明确了允许相对标准偏差（RSD）需在合理范围（如不超过10%～15%）内，超出范围的测试应当重做。2.4与第一版的主要差异相较于2014年第一版，新版本的技术变化主要体现在以下六个方面。（1）光源系统全面引入了LED白光光源的规定，与之匹配的光谱匹配度系数及辐照度测量方法同步纳入正文，并提供了荧光灯与LED光源两种光照模式的选择指南与换算方法。（2）扩展了试验气体相对湿度范围的规定，考虑到实际室内环境相对湿度通常在40%～60%之间，对水蒸气在光催化氧化过程中的促进作用与竞争吸附效应做出了更为精确的控制要求。（3）增加了对副反应产物的关注，要求在高浓度去除率测试中需关注甲醛、乙酸等中间产物的生成情况，避免因不完全矿化导致的二次污染。（4）引入了更完善的空白对照实验和样品预处理规范，包括光催化剂在测试前的紫外预清洁程序，以排除表面吸附有机物对初始活性的干扰。（5）测试报告的内容要求大幅扩充，对光源光谱图、辐照度分布图、温湿度记录等均须纳入报告附件。（6）编辑性调整和术语统一，使其与ISO17168-1及ISO27447等其他光催化测试标准保持一致性。三、与国内外相关标准及法规的衔接3.1国际标准体系中的定位ISO17168-2:2025并非孤立存在，而是ISO/TC206光催化材料标准体系中的一个关键模块。与同系列标准相比，各标准之间呈现出清晰的分工逻辑。在光源条件维度上，ISO27447（抗菌活性测定）和ISO22197系列（空气净化用光催化材料测试方法）采用UVA紫外光源评价材料最大潜能值，适用于材料筛选与质量控制；而ISO17168系列采用室内照明光源，评价材料在真实应用场景中的净化贡献，更贴近工程应用需求。在污染物类型维度上，ISO17168-1以一氧化氮为目标物，侧重无机气态污染物去除；ISO17168-2以乙醛为目标物，覆盖有机气态污染物（VOCs）的光催化氧化评价，两者互为补充，共同构建了较为完整的室内空气净化光催化材料测试方法框架。3.2与中国标准的关联分析在中国，全国工业陶瓷标准化技术委员会（SAC/TC194）对口ISO/TC206，已相继转化了ISO22197系列、ISO27447等多项光催化材料相关标准，形成了GB/T30809（光催化材料性能测试用紫外光光源）、GB/T37280等国家标准。中国建筑科学研究院等行业机构也制定了一系列室内空气净化功能材料测试规范。随着ISO17168-2:2025的发布，预计中国将适时启动该标准的转化工作，以填补国内室内照明条件下光催化去除醛类污染物评价方法的空白。3.3政策法规与市场驱动的双轮支撑从政策层面看，中国《空气质量持续改善行动计划》和《室内空气质量标准》（GB/T18883-2022）对室内VOCs浓度提出了更加严格的要求，为光催化空气净化材料提供了旺盛的市场需求，也对科学的性能评价方法提出了迫切需求。从产业层面看，全球光催化空气净化材料市场规模正以每年超过8%的速度增长，但市售产品良莠不齐，部分厂家通过夸大净化效率进行不当宣传。《市场监管总局关于优化强制性产品认证目录的公告》虽未将空气净化材料列入强制性认证范围，但在绿色建材产品认证和绿色建筑评价中，采用国际通行的标准方法检测获得可信数据，已成为市场准入和差异化竞争的重要依据。四、主要起草单位——日本产业技术综合研究所（AIST）介绍4.1机构概况与光催化研究底蕴日本产业技术综合研究所（NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology,AIST）是日本最大的公立科研机构之一，其历史可追溯至1882年成立的地质调查所，2001年由原通商产业省工业技术院的15个研究机构整合重组而来。AIST总部位于东京，在全国设有多个研究中心，研究领域覆盖计量标准、材料科学、能源技术、生命工程等广泛方向。在光催化领域，AIST拥有超过三十年的研究积累，特别是在光催化材料评价方法学方面承担了日本产业技术综合研究所光催化材料研究组和日本光催化标准化委员会（JIS）的多个核心项目，是ISO/TC206中光催化标准制定的技术主导力量之一。4.2在ISO17168-2:2025修订中的技术贡献AIST的桥本和仁教授团队在二氧化钛光催化机理和超亲水性研究方面取得了奠基性成果，其提出的光催化空气净化性能评价模型为ISO17168-2的框架设计提供了重要的理论基础。在此次修订过程中，AIST主要承担了三方面的工作。第一，牵头组织了LED光源条件与荧光灯光源条件的比对试验，联合日本国内多家企业和大学实验室开展循环测试（round-robintest），为在标准中同时纳入两种光源并建立换算依据提供了关键实验数据。第二，开发并验证了基于FTIR在线检测的乙醛及中间产物同步分析方法，使试验装置能够在一次测试中同时追踪乙醛衰减、甲醛生成和二氧化碳矿化度的动态变化，该方案有效提升了评价方法的可信度和信息量。第三，负责标准草案的英文文本编撰和技术答疑，在标准术语的准确性、试验条件表述的严密性方面发挥了重要作用。4.3国际化视野与标准化战略AIST长期将标准化工作作为研究成果社会实施的重要抓手，设有专门的国际标准推进部门，构建了从实验室研发到标准提案的全链条支持机制。除ISO17168-2外，AIST还主导或参与了ISO27447、ISO18473等多项光催化材料相关国际标准的制定，并在光催化材料的光催化效率评价、超亲水性自清洁性能测试等新兴领域持续布局新技术标准提案。其在标准制定中始终坚持“学术严谨性、工程可行性、市场适用性”三者兼顾的原则，使得AIST主导制定的标准普遍获得了国际同行的高度认可和广泛应用。AIST在陶瓷材料领域的标准化工作也为日本在相关技术和产业领域的持续繁荣提供了重要支撑，有效推动了学术成果向产业应用的有效转化。五、标准实施价值与发展趋势5.1产业应用与市场影响预计该标准正式发布后，将首先在以下几类主体中得到广泛引用。光催化材料生产企业可将标准规定的试验方法纳入出厂检验和产品型式检验流程，基于标准方法获得的性能数据既是产品研发迭代的依据，也是对外宣称净化性能的技术支撑。空气净化器和新风系统制造商可将材料层面的测试结果作为滤网等核心部件选型比较的参考依据，缩短从材料到整机的适配周期。第三方检测机构可按照标准方法开展检测服务，并通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）等体系获得相关检测能力认可。绿色建材认证机构可参照ISO17168-2的检测方法完善光催化建材净化性能的分级评价方案。5.2消费者权益保护与市场竞争秩序的规范在消费者端，标准所带来的积极效应同样值得关注。当前，光催化空气净化产品市场鱼龙混杂，净化效率的宣传手法五花八门，消费者面对标注为“甲醛去除率99%”的各类产品往往无从辨别。由于测试条件差异悬殊，这类宣称数据在实际使用环境中通常很难得到体现。ISO17168-2:2025的发布将有助于推动我国检测方法标准尽快与国际接轨，引导企业基于统一模拟工况开展产品性能评价，使不同品牌的产品净化数据具备可比性，也为市场监管部门开展质量监督抽查和比较试验提供了技术依据。消费者据此可以获得更加真实、可靠的产品信息，做出更加理性的购买决策，消费者权益将得到更为充分的保障。5.3科研方向与技术演进趋势从技术演进的角度展望，未来ISO17168