一些工业和办公场所容易富集臭氧,超过国家《环境空气质量标准》中的阈值,伤害人体的身体健康。催化分解法因其效率高、环境友好和经济等优点,成为最受关注的臭氧去除方法。过渡金属具有氧化还原特性,且价格便宜,在臭氧催化分解领域发挥着重要作用。水滑石是二维层状结构,其具有可调控的层板组成和电子结构。本文将Co、Fe、Ni过渡金属引入水滑石（LDHs）层板,研究了层板金属元素的种类、相互作用、金属价态、水滑石表面羟基和表面缺陷等对臭氧分解的影响,揭示LDHs的臭氧催化分解机理。本文主要研究内容如下:1.利用水滑石层板组成可调控性,采用一步液膜反应器合成法,合成了具有超大比表面的LDH催化材料,为臭氧分解反应提供更多的活性位点。对臭氧分解催化性能进行评价后,研究发现CoFe-LDH的性能超出其他材料,转化率在12h内能维持在100%左右。这是其他LDH材料或者单独以Co、Fe为催化中心的水滑石所不能达到的。2.针对CoFe-LDH臭氧分解催化材料优异的性能,采用实验与理论相结合的方式表征分析。通过XPS与H2-TPR发现材料性能优异的主要原因是Co、Fe间存在强的相互作用,降低了Co的价态,提高了催化剂的还原性。理论计算揭示了Co、Fe的作用机制:Co有利于*O3→*O+*O2,Fe有利于*O+O3→*O2+O2。特别是臭氧富集在CoFe-LDH表面后,催化剂参与的每一步反应都可自发进行,这可能是CoFe-LDH具有超高催化分解能力的原因。结合O2-TPD与理论计算,Fe元素有助于生成O2的脱附,CoFe-LDH具有最低的脱附温度,促进了气体分子在材料表面脱附。3.为进一步理解CoFe-LDH材料结构与催化性能之间的关系,对CoFe-LDH的表面性质进行调控,探究金属价态、表面羟基、金属缺陷对臭氧分解的影响。通过分步氧化、酸化刻蚀、生长温度的控制等方法,发现低氧化态的Co有利于臭氧的消耗;带大量孤对电子的OH和少量的金属缺陷作为吸附位点,可以调节材料表面电子分布,有利于LDH臭氧分解催化材料的性能提升。