程荣，邓子祺，郑祥，等：光催化系统灭活微生物气溶胶的研究进展

自2019年年末，一种因新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引发的肺炎（COVID-19）在全球范围内超过188个国家陆续爆发。根据我国卫生健康委员会的数据，截至2022年6月13日，新冠肺炎国内累计确诊患者达到345万余人，全球累计确诊患者则超过5.3亿，死亡率为1.2%。世界卫生组织（WHO）于2020年3月11日，将由新型冠状病毒引发的肺炎（COVID-19）列为全球大流行病。我国卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第八版）》指出，在传播途径方面，“经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径。在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。由于在粪便、尿液中可分离到新型冠状病毒，应注意其对环境污染造成接触传播或气溶胶传播”。于是，包含病毒气溶胶在内的微生物气溶胶再次引起社会各界的重视。

微生物气溶胶通常是指空气动力学直径在100μm以内的含有病毒、细菌、真菌等微生物或来源于生物性物质的气溶胶，由于空气的高度流动性以及扩散性，病原微生物通过气溶胶传播的感染速度快、影响范围广，并通常首先导致呼吸道疾病流行。事实上，很多常见流行性疾病可通过气溶胶途径传播，如H1N1流感、腮腺炎和诺如病毒等通过病毒气溶胶形式传播并感染人体；结核病、嗜肺军团菌等细菌性疾病主要通过病人咳嗽呼出以及通风和空调管路中传播的细菌气溶胶引起。据调查，全球超过20%的呼吸道感染是由微生物气溶胶引起的。可见微生物气溶胶对人体健康构成极大的威胁。

室内微生物气溶胶的消毒净化方法主要包括通风稀释、过滤除菌、紫外消毒等物理方法和化学药剂喷洒、熏蒸、光催化等化学方法。二氧化氯、酒精、过氧化氢等化学药剂拥有广谱、高效的消毒能力，被广泛应用于医院、实验室等场所，但也具有刺激性、腐蚀性。臭氧、紫外光容易对人体产生不良影响，其相应的消毒设备不适合在工作、生活期间连续长时间运行。而光催化技术具有高效、广谱、绿色、无残留、可动态持续消毒的优点，并且可见光催化系统可在有人的室内环境下运行。随着人们对室内空气质量与安全的需求不断提升，光催化法灭活微生物气溶胶展现出广阔的应用前景。

光催化消毒是较为新颖的消毒技术，其原理是利用光催化剂在紫外或可见光照射下产生具有强氧化性或强还原性的活性基团，对微生物的细胞壁、细胞膜以及生物大分子进行破坏，从而将其灭杀。为探究光催化过程对微生物气溶胶的灭活效果，不同研究者构建了光催化系统，并对影响其灭活效率的因素进行了系列研究。一般而言，光催化系统包括光催化剂及其载体、光源、反应器、气体循环装置等结构。提高光催化系统对微生物气溶胶的灭活效率是相关研究的核心目的，光催化剂的种类与负载方式、光源的种类与强度和反应器的结构都是影响光催化系统效率的重要因素。本文将从光催化剂的种类、光催化剂的负载方式、光源、反应器的结构和运行模式4个方面，对光催化系统灭活微生物气溶胶的相关研究进行总结与分析。

自1972年日本科学家发现TiO ₂ 可作为光催化剂制氢以来，人们对半导体光催化剂的研究从未停止。目前已被开发的光催化剂包括金属氧化物（TiO ₂ 、ZnO、WO ₃ 等）、金属硫化物（CdS、PbS、ZnS等）以及非金属聚合物（g-C ₃ N ₄ 等）。TiO ₂ 作为发现最早的半导体光催化剂，因其无毒、廉价、高效和稳定得到了最多的研究以及最广泛的应用。然而TiO ₂ 具有3.2eV的宽禁带结构，只能被波长小于387nm的紫外光激发，并且TiO ₂ 是电子-空穴的复合中心，导致光催化活性不高。因此，表面改性、金属/非金属掺杂等方法被用于拓宽TiO ₂ 光吸收范围和抑制光生载流子复合。

目前关于新型光催化剂的设计与制备的研究往往通过光催化剂对有机染料的降解性能来评价其光催化活性，各种新型光催化剂极少用于气相中病原微生物的去除研究。尽管各种类型的光催化剂已被开发，光催化法灭活微生物气溶胶的相关研究所采用的光催化剂种类则较为单一。除少数使用ZnO、MgO以及MOF材料的研究外，绝大多数研究采用的催化剂都是TiO ₂ 或其衍生材料。其中，约半数研究采用纯TiO ₂ 作为光催化剂。其他研究者则使用基于TiO ₂ 的改性材料，包括金属元素（Pt、Ag、Cu）掺杂和二元半导体复合（CdS、CuO），这些改性方式可有效提高光催化剂的活性，并且在杀菌消毒方面展现出更强的能力。此外，还有研究将TiO ₂ 与结晶紫（CV）、MXene材料相结合制备复合光催化剂。

Vohra等比较了TiO ₂ 和Ag/TiO ₂ 光催化剂对微生物气溶胶的灭活效果，结果表明，纯TiO ₂ 在15min内实现对MS2噬菌体气溶胶的100%去除，而Ag/TiO ₂ 光催化剂则只需要2min，Ag的掺杂显著提高了光催化剂的活性。掺杂的银离子在光催化过程中充当电子陷阱，减少了电子和空穴之间的复合。他们的另一项研究得出了类似的结论：Ag的掺杂显著提高了TiO ₂ 光催化剂在UV-A照射下对蜡样芽孢杆菌孢子气溶胶的去除率。Kozlova等探究了TiO ₂ 和Pt/TiO ₂ 光催化剂在紫外照射下对微生物气溶胶的去除效果，在30min的光照时长下，TiO ₂ 光催化剂对耻垢分枝杆菌气溶胶的灭活率为90%，而Pt/TiO ₂ 光催化剂的灭活率则达到98%。Pham等以Cu对TiO ₂ /玻璃纤维（GF）进行改性，并探究了Cu的掺杂量对光催化活性的影响。改性后的催化剂具有良好的可见光响应性能，且Cu的最佳质量分数为5%。在此基础上，他们设计实验比较了两种改性光催化剂的活性，结果表明Ag/TiO ₂ 对细菌气溶胶的灭活效果优于Cu/TiO ₂ 。上述研究表明，金属元素掺杂可以提高TiO ₂ 的光催化活性，进而增强光催化系统对于微生物气溶胶的灭活能力。也有多项研究采用金属掺杂的TiO ₂ 作为光催化剂，虽没有与纯TiO ₂ 进行对比，但也展现出优秀的气相消毒效果。此外，与CuO和CdS的复合也能够提升TiO ₂ 的光催化消毒性能，其中TiO ₂ /CdS表现更为优异。

图1展示了光催化工艺灭活微生物气溶胶的机理。TiO ₂ 等半导体催化剂在吸收了能量大于其带隙能（ E _g ）的光子时，会产生激发的电子和空穴对［图1(a)］。而光生电子与空穴可分别与H ₂ O和O ₂ 反应生成·OH和·O ^- ₂ ，这些高活性的自由基参与氧化反应，破坏微生物中的重要有机成分，如细胞膜、RNA、DNA、蛋白质和脂质，进而导致微生物死亡。对于TiO ₂ 光催化剂，金属元素的掺杂可以抑制光生载流子的复合［图1(b)］。以常见的Ag/TiO ₂ 体系为例，Ag既可以充当电子受体，抑制电子与空穴的复合，也可以作为中间剂帮助电子从价带到导带的转移。半导体复合为另一种提高光催化活性的常见方式。Hernández-Gordillo等通过半导体复合构建异质结，提高了光催化灭活细菌气溶胶的效率。如图1(c)所示，异质结体系中，光生电子和空穴在两种半导体间转移，提高了电荷的分离效率。对机理的研究表明，光催化过程中的细菌灭活存在3个主要步骤：①细菌在催化剂表面的吸附；②自由基引起的脂质过氧化、细胞膜破裂以及随后的细胞崩塌和死亡；③释放灭活的细菌，以允许再次从气流中吸附细菌气溶胶。针对上述步骤②，研究者通过元素掺杂、半导体复合等方式提高光催化剂活性，产生更多的活性自由基，进而加速微生物大分子的氧化，提高微生物灭活效率。

表1　 光催化气相消毒系统中光催化剂的种类与负载方式

玻璃具有成本低、物化稳定性好等优势，玻璃的高透光性也有利于光催化剂对光源的利用。不同的玻璃制品，如玻璃板、玻璃环、多孔玻璃珠、玻璃纤维，已被应用于光催化剂的载体。Lin等采用改进的溶胶-凝胶法在玻璃纤维基底上负载了厚度约为0.5μm的TiO ₂ 薄膜。基于TiO ₂ /玻璃纤维的光催化系统在20~30min内对大肠杆菌气溶胶的去除率达到95%以上。较高的微生物气溶胶去除效率可归因于具有筛网结构的纤维基反应器，其能够有效捕获大肠杆菌气溶胶并为光催化反应提供巨大的表面积。

陶瓷材料具有多孔、表面粗糙的特点，它的耐高温、耐腐蚀性强，是常用TiO ₂ 的载体，在光催化气相消毒方面也得到了应用。Daikoku等制备了一种多孔陶瓷板，并涂覆纳米TiO ₂ 用于空气净化装置。反应器由两块陶瓷板以及中间的黑光灯组成，其中每块陶瓷板（规格为30cm×30cm×1cm）的总表面积达到7432m ² ，为催化剂的高效利用提供了条件。所构建的空气净化器能够同时高效去除有机污染物（乙醛、二英）与微生物气溶胶（H1N1流感病毒）。

聚氨酯泡沫是一种多孔性、密度小、比强度高的材料。Josset等将光催化剂负载于聚氨酯泡沫上，相比于在反应器内壁上直接负载，网状泡沫基介质使得反应器的单位体积比表面积大大增加，同时由于泡沫的静态混合特性，提高了空气与表面的接触概率。Doss等则使用具有开放多孔结构的β-SiC泡沫作为催化剂载体，它能够提高催化剂表面积、提供静态混合作用以及非常低的压降，同时还能保持反应器透光率。另外，β-SiC泡沫具有很强的化学和热稳定性，必要时还可进行再生回收处理。还有研究者试图将光催化与过滤工艺相结合，通过在过滤装置上负载光催化剂，开发多功能的空气净化装置。将这两种工艺的优点结合能够有效地捕获和去除化学以及微生物污染物。

TiO ₂ 光催化剂的负载方法主要包括溶胶-凝胶法、浸涂法、化学接枝法等。在光催化系统灭活微生物气溶胶的研究中，浸涂法是使用最多的催化剂负载方法。浸涂法是将已制备的高催化活性TiO ₂ 或购买的商用TiO ₂ 分散于溶剂中，随后将载体浸入所得悬浮液进行TiO ₂ 的负载，再通过高温干燥或烧结增强负载的稳定性。例如，Zacarías等将商用TiO ₂ -P25制成悬浮液（150g/L），通过浸涂法负载于玻璃环上。之后依次进行干燥（110℃、24h）与煅烧（500℃、2h），以加强催化剂与载体间的亲和力。扫描电镜图像表明二氧化钛薄膜的厚度为0.73μm±0.03μm。进行重复实验以验证光催化剂的稳定性，结果显示TiO ₂ 涂层玻璃环在长达10个照射周期内保持光催化活性，没有显著变化。

浸涂法中可以通过多次浸涂增加催化剂的负载剂量。Chuaybamroong等将高效微粒空气过滤器切块，并在二氧化钛（Degussa-P25）浆料中浸涂，随后在烤箱中于120℃下烘烤1h完成催化剂的负载。该研究对两种不同的催化剂负载量（1870mg/m2±169mg/m ² 和3140mg/m2±67mg/m ² ）进行了对比，结果表明二者的微生物气溶胶灭活能力没有显著差异。可能的原因是光催化剂只有表层能够接收光照并产生自由基，增加TiO ₂ 层的厚度不一定能提高光催化活性。Pal等分别通过5次和10次浸涂得到负载量为960mg/m ² 和1516mg/m ² 的TiO ₂ 涂层，他们的前期研究指出，511~1666mg/m ² 的二氧化钛负载量对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有高的灭活效率。其他研究也给出了类似的结论：随着TiO ₂ 负载量在一定范围内增加，光催化消毒性能先增加后减少，即存在一个最佳的负载剂量范围。浸涂法成本低、工艺流程简单，无须对TiO ₂ 进行复杂的处理，易于大规模工业应用。然而浸涂法负载催化剂牢固性较差，往往需要通过煅烧加强催化剂与载体的结合力，因此催化剂载体需具有很强的热稳定性。

溶胶-凝胶法是以无机钛盐或钛醇盐溶解于溶剂中制成胶体，再用浸渍等方法负载于载体上。随后经过干燥、煅烧等程序完成TiO ₂ 光催化剂的负载。一种典型的方法是以钛酸异丙酯为前体，稀硝酸为溶剂制备二氧化钛的澄清溶液。然后将澄清溶液在60℃的烘箱中保持8h，以制备二氧化钛的胶体溶液。将催化剂载体浸入所得胶体中，取出后于60℃下干燥2h，重复上述过程便可以控制TiO ₂ 层的厚度。最后在400℃下煅烧3h，完成TiO ₂ 催化剂的负载。一般而言，溶胶-凝胶法与浸涂法类似，也需要高温煅烧流程，因此对催化剂载体的热稳定性要求较高。然而有研究者提供了无须高温程序的溶胶-凝胶法用于催化剂的负载。以钛酸异丙酯［Ti(OCH(CH ₃ ) ₂ ) ₄ ，97%］和三水合硝酸铜［Cu(NO ₃ ) ₂ ·3H ₂ O，Acros，99%］为前体，制备了铜掺杂的二氧化钛溶胶-凝胶。随后将PET无纺布浸渍于胶体中，完成催化剂的负载。EDS能谱图证实了Cu/TiO ₂ 在无纺布表面的良好黏附。

表2　 光催化气相消毒系统中光源的使用情况

由于紫外线本身对于微生物具有灭杀作用，以紫外线为光源的光催化消毒研究必须进行对照实验以确定微生物气溶胶去除的机理。Lu等构建了连续流通式的光催化反应器，用于灭活空气中的细菌气溶胶。实验结果表明，在254nm紫外光照射下，空气中大肠杆菌的光催化灭活效率达到3.4lg，优于相同操作条件下（相对湿度95%，停留时间4.27s）仅用紫外光照射的灭活效率（2.5lg）。该研究采用的UVC本身对微生物气溶胶有很高的去除率，这使得光催化过程的去除效果显得难以评估。而微生物复活实验表明，紫外光催化过程是比仅紫外处理更彻底的消毒技术，因为二者对细菌的灭活机理存在差异。相比之下，UVA作为光源，其本身对微生物的灭杀作用则弱得多。例如Briggiler Marcó等所使用的UVA光源，在没有催化剂的情况下对微生物气溶胶的去除效率仅为2%~29%，而紫外光催化系统对于细菌和真菌气溶胶的去除率则达到79%~98%和74%~92%。一般来说，基于UVA的光催化系统对微生物气溶胶的灭杀效果可主要归因于光催化过程，而UVC则可与光催化过程协同消毒，以较高的能耗为代价提升灭活效率。

紫外发光二极管（UV-LED）具有低能耗、低成本、体积小、高光产出率、波长连续可调、无汞等多项优势，逐渐成为紫外光源研究的热点。目前紫外发光二极管已被成功应用于气相和液相光催化反应器中，用于降解有机污染物以及消毒的研究。Shiraki等用紫外发光二极管（375nm）系统代替先前研究中使用的黑光（峰值波长352nm）作为光源，使有效紫外剂量增加了10倍，并且紫外发光二极管的寿命达到12000h，是黑光光源的4倍。Doss等以紫外-LED为光源，并比较了发光二极管数量（40个和56个）对气溶胶去除效率和能量利用率的影响。该研究将一定处理时间内病毒气溶胶的去除率与发光二极管消耗电能的比值，用来衡量反应体系的能量效率。结果表明，使用56个发光二极管的能量效率为4.6×10 ³ lg/(kW·h)，高于使用40个发光二极管的能量效率［3.2×10 ³ lg/(kW·h)］，增加发光二极管的数量为反应器带来了更高的性价比。该研究为光催化系统中光源的设计与改良提供了新的思路。光催化系统对微生物气溶胶的去除率固然重要，但为了提高去除率而过度加大能量消耗，则可能导致能源利用效率的下降，增加光催化系统的运行成本。这种对能量效率的计算比较提高了光催化系统的实用性与经济性。从高效、环保的角度考虑，应当在维持较高能源利用效率的前提下，尽量提高微生物气溶胶的去除率。

真空紫外（VUV）具有比其他紫外光更高的能量，因而在光催化领域受到关注。然而VUV在空气中被氧气强烈吸收而产生臭氧，导致其只能应用于真空。为解决该问题，Kim等开发了一种基于Pd/TiO ₂ 光催化剂的VUV-PCO系统，用于同时灭活空气中的病毒和降解残留臭氧。该光催化系统对MS2病毒气溶胶的去除率达到90%所需的辐照时间仅为0.009s，优于大多数紫外空气净化器，且剩余臭氧仅为75μg/m ³ ，低于加利福尼亚州空气资源委员会（CARB）臭氧排放限值。该研究填补了VUV灭活微生物气溶胶研究的空白，并为VUV技术在非真空条件下的应用提供了参考。

相比于紫外光，可见光催化在环保、节能领域存在不可替代的优势，无论是拓展已有催化剂的光吸收范围，还是开发新型可见光响应催化剂，都具有重大的理论意义。已有研究者利用改性的光催化剂，如m-TiO ₂ /CdS、Cu/TiO ₂ ，在实验室内进行了可见光催化下微生物气溶胶的去除研究，并展现出较好的灭活效果。其他研究者则尝试让可见光催化消毒进一步走向实际应用。Li等将300W氙灯作为光源，并使用滤光片将波长范围控制在300~1100nm以模拟太阳光。该研究通过ZIF-8夹层的加入，提供了一种可在太阳光照射下自清洁的口罩，证明了可见光催化在卫生领域的巨大应用潜力。在30min模拟阳光照射下，ZIF-8过滤层口罩对空气中大肠杆菌的灭活率达到4lg。该研究同时指出，ZIF-8拥有优于其他MOF材料（ZIF-11、MIL-100、NH ₂ -UiO-66等）和传统半导体光催化剂（TiO ₂ 、ZnO等）的光催化抗菌性能。类似地，Heo等开发了另一种具有可见光催化杀菌能力的口罩。他们以结晶紫（CV）对TiO ₂ 进行光敏化，强化其可见光响应能力。所制备的CV/TiO ₂ 负载口罩在太阳光照射1h下，对细菌气溶胶的去除率达到99.98%。不难看出，可见光催化拥有比紫外光催化更广泛的应用范围。由于紫外线对人体的危害，紫外光催化系统需要封闭的外罩以保障安全，而可见光催化可应用于口罩、各种杀菌表面等紫外光难以应用的场所。可见光催化消毒系统还可与室内照明系统相结合，避免能源的浪费。总而言之，可见光催化在微生物气溶胶的去除研究中应当得到更多的重视与发展。

表3　 光催化系统中反应器结构与消毒效果

微生物气溶胶在反应器内的停留时间直接影响灭活效果，停留时间则与气体流速、反应器尺寸等因素有关。Pal等采用总长度达到42cm的环形连续反应器，将气溶胶停留时间延长至1.1min。制备的二氧化钛涂覆玻璃纤维过滤器在低强度的UVA照射下（0.5~3.4mW/cm ² ），实现了完全和连续灭活通过反应器的大肠杆菌K-12气溶胶。

Josset等指出，若要提高环形反应器的光催化效率，需要增大每单位反应器体积的光催化剂面积。与此同时，当在低压降下处理高流量时，空气和光催化剂之间需要良好的接触，这就引出了多孔或多通道材料的使用。他们将TiO ₂ 负载的聚氨酯泡沫，填充于环形反应器之中。该反应器以UVA为光源，在仅1.5s的停留时间内，对单次通过的嗜肺军团菌气溶胶表现出90%以上的去除率。Kim等开发了一种高流速的连续流反应器，并评估了照射时间、催化剂与灯之间的距离、催化剂的形状、比能量输入、催化剂面积与反应器体积之比（S/V，m ² /m ³ ）等因素的影响；重点研究了催化剂形状，因为其决定了空气净化器的有效气固相互作用。理论上说，催化剂的表面积越大、气流的通过路径越窄，则光催化消毒越充分。结果表明，2mm褶皱状催化剂对MS2气溶胶消毒最有效，在0.009s的反应时间下去除率达到90%。该研究从多角度对环形反应器进行了改进与评估，为光催化反应器的改良提供了有价值的参考。

本文作者课题组利用3D打印技术构建了结构灵活可控的光催化反应器，并使用计算流体动力学（CFD）仿真模拟对其进行设计与优化，在可见光照射下实现了对高浓度病毒和细菌气溶胶的高效去除。在常规的环形反应器基础上，增加了螺旋式导流片，通过湍流动能仿真模拟评估了不同结构反应器的传质性能。结果表明，反应器增设螺旋后，其湍流动能值大幅提升且更加均匀，随着螺旋圈数增加，腔体内湍流动能值随之增加，传质性能增强。微生物气溶胶灭活实验印证了模拟结果，螺旋式反应器的微生物去除率相比普通环形反应器提升了1~2lg。Josset等也将CFD应用于环形光催化反应器的优化。研究指出，微生物气溶胶颗粒越大、停留时间越长，则微生物与光活性表面撞击的概率越大，也就能实现越高的去除率。以此为基础，他们设计了一种以商业应用为目标的切向风扇光催化反应器，该光反应器利用叶片之间产生的方向变化和涡流来产生强大的剪切力和湍流，从而增强微生物颗粒与气流的分离。值得注意的是，光催化系统中的微生物气溶胶因其颗粒的存在形态，不能简单等同于化学污染物。光催化反应器内传质过程以及反应器的结构优化是未来应重点解决的问题，而目前相关研究仍然较少，CFD模拟则为这一研究方向提供了强有力的工具。通过合理的反应器设计，光催化净化器的性能将大大提高。

Mohamed等采用矩形反应器以检验制备的Ag/TiO ₂ 过滤器对空气中有机物以及微生物的去除效果（图4）。在该反应器内，微生物气溶胶先后经历黑暗条件下的吸附以及光照条件下的灭活。结果显示，在紫外线照射60min下，对空气中微生物的去除率为50%，随着照射时间的增加，去除率逐渐增加，在300min时达到100%。不难看出，与环形反应器相比，该反应器中紫外光源的利用率较低，较多的紫外光没有直射到光催化剂表面。另一方面，反应器内若增加空气循环装置，可增加微生物气溶胶与光催化剂的接触概率，进而可能提高消毒效率。

（图中箭头表示气流方向）

表4　 TiO ₂ 涂层UVC/HEPA过滤器对空气传播孢子的去除效果

目前关于光催化灭活微生物气溶胶的研究还处于实验室研究阶段，具体开展的工作可以从以下4个方面提出规律性的总结。

（1）光催化剂的种类  绝大多数研究采用TiO ₂ 及其衍生材料作为光催化剂，其中金属元素掺杂、半导体复合以及染料光敏化都被用以提高光催化活性。然而光催化剂的种类仍然较为单一，与降解有机污染物、水解制氢等应用领域相比，新型光催化剂在微生物气溶胶消毒方面的应用可以说十分落后。

（2）光催化剂的负载  TiO ₂ 光催化剂的负载方法主要包括溶胶-凝胶法、浸涂法、化学接枝法等。其中溶胶-凝胶法和浸涂法使用较多，且对载体的热稳定性有较高的要求。多孔、多通道以及3D网状结构的载体能够更大限度地发挥光催化剂的性能，它们能够提高催化剂表面积、提供静态混合作用以及保持反应器内的透光率。如何开发出高效、持久、可回收的光催化剂载体是光催化消毒系统走向实际应用需要重点解决的问题。

（3）光源  在光源选择方面，现有研究仍较多依赖于紫外光，尽管UV-LED的使用可以节约能耗、延长使用寿命，但可见光催化仍具有紫外光难以替代的优势，亟待进一步探索研究。另外，提高光源的利用效率，进而提高反应体系的能量效率是很多研究者忽略的一个问题。

（4）反应器的结构与运行  对于反应器结构而言，环形反应器是一个不错的选择，因为它具有很高的光源利用效率以及优秀的流体力学性能。将催化剂载体的形式与结构、光源的设置与分布在反应器结构中进行统筹，综合评估各种因素才能最终构建出性能优异的反应器。在反应器的运行模式方面，光催化系统可以与建筑物的风管系统结合，或者设计成可同时去除VOCs与微生物气溶胶的空气净化器。

这些研究为光催化系统灭活微生物气溶胶走向实际应用提供了极为重要的参考。未来，研究人员若能进一步解决上述4个方面的问题，光催化系统将会在室内微生物气溶胶控制以及空气质量综合净化方面大放异彩。