随着社会的发展和人们的生活水平日益提高,由装修材料、家具等引起的室内空气污染状况十分普遍,甲醛是室内空气中的主要气态污染物。改善室内空气质量,提高人民健康水平,研究开发高效经济的甲醛净化材料具有重大的实用价值。本论文通过调控水钠锰矿型二氧化锰(Bir)的含水量、表面Mn缺陷浓度、层间离子种类等手段以提高水钠锰矿室温分解甲醛的性能,并对其机理进行研究。主要取得的成果如下:(1)发现水钠锰矿型二氧化锰在室温下可以将甲醛转化为二氧化碳和水,并揭示了水在水钠锰矿分解甲醛中的作用。水钠锰矿对甲醛的氧化性能与其含水量有关,含水量越高对甲醛的去除效果越好。表面吸附水不仅促进甲醛的物理吸附,还与表面吸附氧反应再生因与甲醛反应而消耗的羟基;同时,空气中的水分子与中间产物碳酸盐之间的竞争吸附作用促进了碳酸盐从催化剂表面的脱附,从而使水钠锰矿恢复活性。(2)氧缺陷对于锰氧化物催化性能的影响众所周知,但是锰缺陷在催化中的作用罕见报道。研究发现水钠锰矿中Mn缺陷的含量对其分解甲醛的活性有显著影响。锰缺陷的引入提高了表面羟基和K+离子的浓度,K+离子主要位于锰空位附近,由于锰空位周围的氧配位不饱和,导致大量羟基的存在。空位附近的羟基作为活性中心在室温下即可参与甲醛的氧化反应,K+离子的存在提高了表面羟基的可还原性,有助于甲醛氧化中间产物甲酸盐向碳酸盐转化。(3)采用离子交换法制备了含有不同层间离子的水钠锰矿样品(K-Bir,Mg-Bir,Ca-Bir和Fe-Bir),发现层间离子对水钠锰矿分解甲醛活性有显著影响。Fe-Bir含有最多的羟基因而表现出最高的甲醛去除率,而K-Bir含有更多的活性氧物种而表现出最高的二氧化碳转化率。K+离子的引入提高了表面活性氧的活性,通过与水反应生成表面羟基补充被消耗的羟基,可使甲醛在催化剂表面不断被氧化。(4)采用一步原位负载法,不需要任何粘结剂或表面活性剂,将水钠锰矿均匀负载到低风阻的多孔聚酯纤维基过滤棉上,这种复合多孔材料具有优异的甲醛去除性能。甲醛入口浓度0.6 mg/m3、空速17000 h-1和相对湿度50%时,该材料在室温下对于甲醛去除率维持在94%以上(反应10 h)。由于其本身的轻质、多孔及优异的甲醛去除特性,该材料在空气净化领域具有广泛的应用前景。