挥发性有机化合物（VOCs）是指在常压条件下沸点为50～260℃的多种有机化合物。按其化学结构，挥发性有机化合物又可分为烷类、芳烃类、酯类和醛类等化合物。其中苯系物如苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯等是最常见的挥发性有机化合物。值得说明的是，甲醛也属于挥发性有机化合物，但是因甲醛在室内空气环境中来源广泛，释放浓度较高且易溶于水，与其他挥发性有机化合物不同，故将其与其他挥发性有机化合物分开研究。

在紫外光辐射条件下，纳米TiO2能够使苯发生氧化降解反应，主要降解中间产物是苯酚、对苯二酚和对苯醌。此外还检测到少量的乙醇、甲基丁烯醛、甲基丁酮和乙酰乙酯等其他中间产物。图4-46给出了纳米TiO2光催化剂存在时，苯的氧化降解反应的主要反应历程。其中一种途径是光生空穴首先直接氧化苯分子，使之形成苯阳离子自由基，随后与纳米TiO2表面的碱性羟基或与其表面吸附的水分子反应生成苯酚。另一种途径是纳米TiO2表面产生羟自由基进攻苯分子，使之发生加成反应形成环己二烯自由基，然后与O2反应进而生成苯酚。另外，在没有水存在时，纳米TiO2通过光生空穴能使苯分子直接发生氧化反应形成苯阳离子，并通过自由基缩聚反应与苯反应生成大分子。

图4-46　苯分子发生光催化氧化降解反应的历程

纳米TiO2的存在也能使甲苯发生光催化氧化降解反应。其中降解反应的初级中间产物主要包括苯甲醛、苯甲醇、甲酚、苯甲酸、苯酚和苯等（图4-47）。在纳米TiO2的作用下，甲苯首先发生脱氢反应形成苯甲基自由基，然后与氧气反应形成苯甲基过氧自由基，分解形成苯甲醛和苯甲醇后继续被氧化为苯甲酸。进一步研究证明，苯甲酸能够较强地吸附在纳米TiO2表面而可能导致其失活。在反应过程中生成的这些芳香环化合物逐渐发生分解，生成的中间产物主要是乙醛、丙酮、甲醛、丙烯醛、丁二烯、丙烯和甲醇等脂肪族化合物，其中乙醛的浓度最高。然后这些脂肪族化合物在光催化过程中发生深度氧化反应，在纳米TiO2表面生成草酸、乙酸、甲酸和丙酮酸等一些酸性中间体。(www.daowen.com)

图4-47　纳米TiO2存在时甲苯光催化氧化的初级降解反应历程

除了苯系物之外，三氯乙烯（TCE）等氯化有机化合物也是室内空气环境中挥发性有机化合物的重要组成部分。在紫外光存在时，纳米TiO2也能够使三氯乙烯等发生光催化氧化降解反应，中间产物为四氯化碳、三氯甲烷和氯乙烷等。丙酮等酮类化合物在光催化氧化降解反应中的中间产物包括乙醛、甲乙酮、甲酸和甲醇等，最后被进一步转化为CO2。醇类化合物也属于挥发性有机化合物，其中甲醇主要来自于室内装修材料中的木制品，其降解主要产物是甲醛。乙醇则通常先被氧化为乙醛，随后通过甲醛、甲酸和乙酸等转化为CO2。丁醇在室内空气环境中同样存在，在光催化降解过程中它的主要中间产物包括丁醛、乙酸、丙醇、丙醛、乙醇和乙醛。这些产物最终将通过形成甲醛和甲醇而被氧化为CO2和H2O。