这些材料实际能去除多少空气污染？
简短回答：效果显著但有限，通常仅占当地污染的几个百分点。在户外城市环境中，对商用光催化涂料、沥青和混凝土的实地测试发现，优化后的二氧化钛材料能去除紧邻表面上空约2%的氮氧化物（NOx）[4]。这虽不能解决整个城市的污染问题，但在污染物易积聚的街道峡谷或隧道中，却能带来切实的改善。
在更受控的条件下——例如实验室环境或采用强紫外线的全尺寸测试中——相关数值会显著提升。例如，含有纳米SiO₂-TiO₂复合材料的混凝土砌块在564瓦/平方米的太阳辐射（强日光）下，可将一氧化氮降低22.3%，二氧化硫降低14.4%[2]。另一项研究发现，一种光催化窗户组件对氮氧化物的降解率可达9%[3]。从某些实验室测试中近乎为零到超过80%的巨大差异，主要源于测试方法的不同，而非材料本身[4]。因此，实际应用中的效果确实存在，但较为有限。
它们在现实世界中成功或失败的原因是什么？
关键在于光照。二氧化钛（TiO2）等光催化材料需要紫外线辐射来触发化学反应，将氮氧化物等污染物分解为无害的硝酸盐，随雨水冲刷而去[1][6]。因此，在阴天、阴影处或朝北的墙面上，其性能会下降。一项实验室测试显示，根据紫外线强度的不同，氮氧化物还原效率在16.5%至59.1%之间波动[2]——这一巨大差异完全由光照驱动。
其他因素也很重要。材料的设计——即光催化剂的应用方式（混合、喷涂或浸渍）及其浓度——会影响耐久性和活性。混凝土中二氧化钛的最佳含量为水泥重量的4%–10%；含量过低则效果不佳，过高则可能削弱混凝土强度[1][5]。天气也起着作用：雨水有助于冲刷无害的硝酸盐副产物，但暴雨也可能减少光照。此外，随着表面磨损或变脏，这些材料的有效性会随时间下降[1][4]。一些研究甚至警告，在特定条件下，不完全反应可能释放有害副产物，尽管这种情况较为罕见[4]。
这些材料在哪些场景下效果最佳？
光催化建筑材料最适合用于特定高污染、高光照的区域，而非作为整个城市的普适解决方案。最理想的应用场所包括公路隧道、深街峡谷、停车场以及繁忙的城市交叉口——这些地方车辆尾气集中，且可辅以人工或反射光源[4][7]。在这些地点，即使将氮氧化物浓度降低2%至22%，也能显著减少行人和驾驶员面临的峰值暴露风险。
它们同样适用于受阳光直射的建筑外墙和窗户。一项研究设计了一种带有光催化百叶的双层玻璃窗组件，既能过滤进入的空气，又能对其进行净化，在实现高达9%的氮氧化物降解率的同时，还能提供遮阳效果[3]。另一个项目则建造了双层混凝土路面，仅在上层使用二氧化钛，使其兼具耐久性和道路实用性[7]。关键在于将这种材料与合适的环境相匹配——光照充足、污染严重且表面保持暴露的区域。
本文引用的文献
推进光催化混凝土技术的发展，以优化设计、提升性能并实现可持续未来
含有TiO₂或ZnO的光催化混凝土能够分解空气污染物；TiO₂的最佳掺量为水泥质量的4–10 wt%，使用再生玻璃或沸石可提升对NOx和SO₂的去除效果。
纳米SiO2-TiO2光催化混凝土砌块降低NO和SO2浓度的效果评估
在全尺寸试验箱中，纳米SiO2-TiO2混凝土砌块在564 W/m²的太阳辐射下，使NO减少了22.3%，SO2减少了14.4%；根据紫外线强度的不同，NO的减少幅度在16.5%至59.1%之间。
探索新型光催化空气净化立面组件在建筑中的集成应用
一种带有TiO₂涂层百叶窗的光催化窗户组件实现了高达9%的氮氧化物降解率，并将进入的空气温度提升了10°C，展示了其在建筑集成中的可行性。
城市氮氧化物光催化修复材料综述
商用光催化材料（如涂料、沥青、混凝土）的现场试验显示，其在邻近区域的氮氧化物去除率通常约为2%；而文献中报道的超过20%的去除效率在室外条件下无法复现，且其副产物可能具有危害性。
光催化混凝土的作用机理、配合比设计及部分性能评价
按重量计1%–10%的纳米二氧化钛（锐钛矿相）可提升混凝土的水化反应与强度，但会降低其流动性；最佳掺量范围需平衡力学性能与光催化性能。
多功能雾霾缓解光催化铺路砖的研究现状——基于氧化石墨烯-二氧化钛纳米复合材料与嵌入式压电传感器的结合
TiO2光催化铺路砖在紫外/太阳辐射下，能将NO和NO₂氧化为无害的硝酸盐，随雨水冲刷而去除；目前正在探索利用氧化石墨烯和压电传感器来提升其性能。
双层光催化混凝土路面：一种具有空气净化功能的耐久性应用
2011年，比利时建造了一种双层光催化混凝土路面，仅顶层含有TiO₂；该设计在提升耐久性的同时，保持了对NOx和VOCs的空气净化性能。