随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们越发意识到健康的居住环境的重要性。然而,由于工业化和城市化进程的加快,空气污染问题越来越严重。在我国,每年有超过130万人因空气污染导致的呼吸系统疾病而过早死亡。较差的室外空气环境也会导致室内空气质量不达标。目前,室内最主要的空气污染物是颗粒物和建筑装饰材料挥发的甲醛,并且两种污染物不是单独存在,而是在相互作用后以气溶胶的形式存在。空气净化是目前最有效的去除室内空气污染物的手段之一。但现有大部分空气净化器滤材只针对一种污染物有效,且功能较为单一。因此,设计并制备一种具有多功能且结构可控的空气过滤材料意义重大。在众多过渡金属氧化物中,二氧化锰（MnO₂）被广泛地用于室温去除甲醛,其可将甲醛转化为水和二氧化碳。在本论文中,设计了多种MnO₂催化剂负载的多功能复合滤材,并研究了其在去除甲醛和颗粒物（PM）等室内污染物领域的应用。具体的研究工作主要包括以下几个方面:1.分别采用共沉淀和氧化还原法制备了四种不同晶型的MnO₂晶体,并对四种MnO₂晶体在室温下去除甲醛的性能进行系统评价。研究发现MnO₂的晶型结构会影响甲醛的催化氧化性能,其中,层状结构的δ-MnO₂对甲醛的去除效率最高。此外,随着锰缺陷含量的增多,MnO₂表面吸附氧物种的含量和吸附氧的迁移率会提高,从而甲醛的室温催化性能得到提高。通过氧化还原法合成的δ-MnO₂-2的锰缺陷含量最高,因此其在室温条件下去除甲醛的性能最优。2.利用热风穿透加固法制备了一种具有蓬松结构的MnO₂/聚烯烃（PE/PP）初效复合滤材,并研究MnO₂负载量对复合滤材的表面形貌、孔径结构、甲醛催化氧化性能以及颗粒物过滤性能的影响。研究表明,随着MnO₂含量的增加,纤维表面粗糙度提高,复合滤材的孔径先增大后减小。随着MnO₂负载量的增加,复合滤材在室温下的甲醛去除性能持续提高,且重复性良好。同样地,MnO₂含量会显著影响MnO₂/PE/PP滤材的过滤效率。当负载量达到8%时,滤材的过滤性能最佳,且过滤效率达到中效过滤器的使用要求。此外,PE/PP双组分纤维是良好的驻极体,利用该特性,MnO₂/PE/PP经电晕充电驻极处理后,其过滤效率显著提升,最高可提升近25个百分点。经30天自然衰减后,复合滤材的过滤效率仅下降1个百分点,仍保持着较高的水平。由于MnO₂/PE/PP复合滤材的制备工艺较为简单,可用于产业化生产,因此,该滤材在空气净化领域中具有广泛的应用前景。3.通过优化MnO₂共沉淀制备工艺,对ACF进行改性处理,制备同时具有甲醛吸附和催化能力的MnO₂/ACF复合滤材。实验结果表明,ACF经MnO₂改性后,复合滤材MnO₂/ACF的表面氧还原性增强,活性氧的迁移率提高,氧化甲醛的能力显著提高。在去除甲醛的过程中,ACF和MnO₂二者的协同作用效果显著。此外,MnO₂的含量会影响MnO₂/ACF复合滤材的表面形貌,孔径结构和比表面积,从而影响滤材在吸附甲醛过程中的穿透时间和穿透容量。随着MnO₂含量的增加,MnO₂/ACF复合滤材的甲醛去除效能先提高后下降。4.首先,利用原子层沉积技术（ALD）对PP熔喷滤材表面进行改性,得到金属氧化物（Al₂O₃,TiO₂,ZnO）薄膜负载的PP滤材（MO/PP）。之后,利用水热合成法在上述MO/PP表面均匀生长MnO₂,制备MnO₂/MO/PP多功能复合高效滤材。系统研究了不同金属氧化物薄膜对MnO₂的晶型、表面形貌、比表面积以及表面活性氧含量的影响。研究发现,生长在ZnO薄膜表面的MnO₂晶体的均匀性和结构完整性最优,且MnO₂晶体的表面活性氧含量最高,该条件下制备的MnO₂/ZnO/PP复合滤材具有最高的甲醛去除率,可在60min内降解99.5%的甲醛。此外,MnO₂/MO/PP复合滤材具有优异的颗粒物过滤性能,对PM_2.5和PM₁₀的过滤效率分别超过87%和98%。同时,材料经过驻极处理后,其过滤效率可提高至99.99%,这为制备多功能复合高效滤材提供了一种可行的方法。