方倩， 康建剛， 唐文武， 任彩， 張惠斌*

（1.浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，杭州 310014； 2.中南大學(xué)粉末冶金研究院，長(zhǎng)沙 410083；3.湖南尤利威科技有限公司，長(zhǎng)沙 410205）

隨著人們對(duì)健康生活品質(zhì)要求的不斷提升，室內(nèi)空氣污染受到廣泛關(guān)注。室內(nèi)裝飾材料、家具、辦公材料和生活設(shè)施等都會(huì)釋放出多種空氣污染物，其中，甲醛（HCHO）是較為常見且最被人們所關(guān)注的室內(nèi)空氣污染物之一[1-2]。2000年，世界衛(wèi)生組織（WHO）建議室內(nèi)甲醛濃度不應(yīng)超過0.1 mg/m3；2004年，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將甲醛列為人類致癌物[3]。人每天在室內(nèi)活動(dòng)的平均時(shí)間至少8 h，室內(nèi)甲醛污染將極大地危害人體健康，因此，亟需開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)以解決室內(nèi)空氣污染問題。

通常，控制甲醛等室內(nèi)空氣污染物的策略包括源頭控制、通風(fēng)和末端治理3個(gè)方面。前兩種策略受限于特定的自然條件或工作生活環(huán)境，具有一定的不可控性；末端治理則可采用各種甲醛去除技術(shù)，如物理/化學(xué)吸附、等離子體凈化、催化氧化、生物降解等，降低空氣中的甲醛濃度，具有良好便利性和可操作性[4-7]。其中，催化氧化技術(shù)可通過催化劑的催化作用快速地將甲醛分解成無害的二氧化碳(CO2）和水(H2O），不產(chǎn)生二次污染，并且易與空氣凈化器或新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合，是一種極具應(yīng)用前景的甲醛去除方法[4,8]。在各類催化劑中，二氧化錳(MnO2）因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、高催化活性和低廉的價(jià)格，被廣泛應(yīng)用于催化分解苯類[9-11]、醛類[12-13]、酮類[14]等揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organic compounds，VOCs），并具有一定的抗菌性[15-16]，成為最具潛力的甲醛催化劑之一[17-20]。如ZHANG等[21]制備了一系列不同相結(jié)構(gòu)的MnO2，并測(cè)試其除醛能力，發(fā)現(xiàn)具有層狀結(jié)構(gòu)的水鈉錳礦型δ-MnO2的催化活性最佳，在80 °C時(shí)幾乎實(shí)現(xiàn)了甲醛的完全轉(zhuǎn)化。CHEN等[22]研究發(fā)現(xiàn)，δ-MnO2具有的高催化分解甲醛活性是由于其表面存在較多的弱結(jié)合氧物種(O2-）。但在使用過程中，δ-MnO2表面的活性位點(diǎn)不可避免地被水分子覆蓋，抑制了活性氧的產(chǎn)生，導(dǎo)致催化劑的活性降低[23-24]。因此，提高δ-MnO2的抗?jié)裥?、催化活性和穩(wěn)定性成為現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。

影響MnO2分解甲醛的因素主要包括表面性質(zhì)、表面活性物種、表面缺陷等，其中，引入摻雜元素是調(diào)控MnO2物理化學(xué)特性的重要方法。研究表明，通過MnO2與過渡金屬元素復(fù)合可增加表面氧物種，提高催化劑表面電子遷移率，從而提高M(jìn)nO2的催化活性[25]。本研究采用具有可變價(jià)態(tài)的過渡金屬鎢（W）元素改善δ-MnO2的催化性能，以高錳酸鉀、一水合硫酸錳、鎢酸銨為原料，通過液相沉淀法制備W改性MnO2催化劑，研究W元素的添加與熱處理溫度對(duì)其催化分解甲醛性能的影響，同時(shí)對(duì)催化劑的VOCs氣體催化氧化性能和抗菌性進(jìn)行測(cè)試，為拓展MnO2催化劑的應(yīng)用范圍提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 催化劑的制備

通過1.0% （指質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）高錳酸鉀溶液和2.0% 硫酸錳溶液按計(jì)量比反應(yīng)獲得MnO2粉體。反應(yīng)過程采用蠕動(dòng)泵將制得的高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液泵入90 ℃的500 mL去離子水中，反應(yīng)過程持續(xù)攪拌。注液結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)1 h。抽濾分離得到的沉淀產(chǎn)物用去離子水洗至中性，并在80 ℃干燥后，即得到δ-MnO2。

按照上述反應(yīng)條件，在完成原料溶液滴加后，繼續(xù)滴加鎢酸銨溶液，鎢酸銨添加量為理論δ-MnO2質(zhì)量的5% （指質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。滴加完成后持續(xù)攪拌反應(yīng)1 h，然后緩慢地向懸濁液中滴加氫氧化鉀溶液，調(diào)節(jié)至pH 9～10，攪拌反應(yīng)10 min。抽濾得到的沉淀產(chǎn)物水洗至中性后，在80 ℃下烘干至恒重，即得到W改性δ-MnO2。為了促進(jìn)Mn和W元素的復(fù)合，粉體進(jìn)一步加熱至200～500 ℃，保溫時(shí)間為4 h，然后測(cè)試加熱溫度對(duì)催化劑性能的影響。將不同溫度（80、200、300、400、500 ℃）加熱處理的樣品分別標(biāo)記為δ-MnO2-80、δ-MnO2-200、δ-MnO2-300、δ-MnO2-400和δ-MnO2-500。本實(shí)驗(yàn)所用的藥品包括高錳酸鉀、一水合硫酸錳、氫氧化鉀、甲醛溶液、鎢酸銨等，純度均為分析純。

1.2 材料表征

采用X’PERT PRO 型X射線衍射儀（荷蘭Panalytical公司）對(duì)樣品的物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，X射線衍射條件為Cu靶Kα射線（λ= 0.154 nm），管電壓為40 kV，管電流為40 mA，掃描角度10°～80°，掃描速度為20（°）/min；采用JW-BK200B型比表面積&孔徑分析儀（精微高博公司）測(cè)試樣品的比表面積；采用SUPRA 55 SAPPHIRE場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（Carl Zeiss公司）觀察樣品的微觀形貌；采用GENENIS-4000型EDS（Philips 公司）分析樣品表面元素分布；采用Scientifc ESCALAB 250Xi型X射線光電子能譜（XPS，Thermo Fisher公司） 分析樣品表面元素成分和化學(xué)態(tài)。

1.3 催化劑性能測(cè)試

催化分解甲醛性能測(cè)試在自行組裝的測(cè)試倉(cāng)（圖1，體積為0.1 m3）中進(jìn)行。首先，稱取5 g催化劑顆粒，均勻無空隙地平鋪在模擬凈化器濾網(wǎng)表面，濾網(wǎng)面積為4 cm2。對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用活性炭為木質(zhì)碳，其比表面積為1286 m2/g，活性炭添加量與所用二氧化錳的體積保持一致。測(cè)試過程采用抽氣泵向催化劑濾網(wǎng)供氣，泵的抽氣速率為25 L/min。向測(cè)試倉(cāng)加熱爐中加入適量稀釋的甲醛溶液，加熱使其完全蒸發(fā)，設(shè)計(jì)初始甲醛濃度為2.0 mg/m3。開啟風(fēng)扇，強(qiáng)化倉(cāng)內(nèi)氣體循環(huán)，當(dāng)測(cè)試倉(cāng)內(nèi)甲醛濃度達(dá)最高時(shí)設(shè)定為初始甲醛濃度，同時(shí)開啟抽氣泵進(jìn)行甲醛催化分解測(cè)試。使用PPM-HTV型甲醛測(cè)試儀（英國(guó)PPM公司）記錄測(cè)試倉(cāng)內(nèi)甲醛的濃度變化。

催化分解VOCs氣體測(cè)試在1.5 m3的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，放置1 kg催化劑顆粒，然后分別通入苯、甲苯、二甲苯、TVOC氣體，記錄反應(yīng)24 h后試驗(yàn)倉(cāng)的氣體濃度值；同時(shí)，設(shè)置空白試驗(yàn)倉(cāng)，記錄自然衰減率。根據(jù)式（1）計(jì)算VOCs氣體催化去除率R（%）。

式（1）中：C1為24 h后樣品試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)VOCs氣體濃度；C0為空白試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)VOCs氣體濃度。

催化劑顆粒的抗菌性能按照GB/T 21510—2008附錄A規(guī)定的振蕩法進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的表征

圖2所示為溶液反應(yīng)所得的兩種MnO2的XRD譜圖。在衍射角2θ= 12.5°、25.2°和36.5°處可分別觀察到屬于δ-MnO2（JCPDS 80-1098）的（110）、（220）和（211）晶面的特征衍射峰，因此可以判斷本實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)所得產(chǎn)物為δ-MnO2[21]。經(jīng)過W改性處理后，樣品保持了δ-MnO2衍射峰特征，說明W改性未改變MnO2的晶體結(jié)構(gòu)。但是，W元素的加入使δ-MnO2衍射峰的強(qiáng)度減弱，并且峰寬略增，說明δ-MnO2的結(jié)晶狀態(tài)發(fā)生了一定程度的破壞[26-27]。同時(shí)，12.5°附近衍射峰向左偏移，說明了（110）晶面間距增大，反應(yīng)過程中W元素已進(jìn)入δ-MnO2的晶格中。另外，檢測(cè)結(jié)果中未出現(xiàn)其他鎢化合物雜質(zhì)的特征峰，說明W不以獨(dú)立的鹽或鎢酸等形式存在[28]。

圖2 δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-80的XRD圖譜Fig.2 XRD spectrogram of δ-MnO2-80與W-modified δ-MnO2-80

圖3所示為制備的兩種δ-MnO2的SEM圖像。由圖3可見，δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-80的微觀形貌均為薄片組成的球形花瓣?duì)?。?MnO2的球形花瓣?duì)铑w粒的平均直徑約為1.0 μm，顆粒之間團(tuán)簇現(xiàn)象較少，但是顆粒直徑的均勻性較差（圖3（a））。添加W元素后，花瓣?duì)铑w粒的平均直徑減小至0.6 μm，并且球狀形貌更均勻，說明添加的W元素抑制了δ-MnO2顆粒的生長(zhǎng)；此外，未觀察到獨(dú)立的粉末狀或顆粒狀物質(zhì)，也說明反應(yīng)較充分，無雜質(zhì)相析出[17]（圖3（b））。W改性樣品的Mn、O和W元素的EDS面掃描結(jié)果如圖3（c）所示，3種元素分布較均勻，說明W復(fù)合較均勻，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖3 δ-MnO2-80的SEM圖像（a），W改性δ-MnO2-80的SEM圖像（b）和EDS分析結(jié)果（c）Fig.3 SEM images of δ-MnO2-80 （a）， and SEM images （b） and EDS analysis result （c） of W-modified δ-MnO2-80

為了進(jìn)一步改善W和Mn的復(fù)合狀態(tài)，對(duì)所得W改性δ-MnO2催化劑進(jìn)行加熱處理。圖4（a）所示為不同溫度加熱后的樣品XRD圖，在200～400 ℃加熱后，樣品的衍射峰位置和形狀保持了δ-MnO2的特征，但是相較于未加熱處理的δ-MnO2衍射峰強(qiáng)度有所減弱，并且半峰寬增加，說明δ-MnO2晶體結(jié)構(gòu)受到了一定程度的破壞；同時(shí)，仍然未觀察到單獨(dú)的鎢化合物的特征峰。當(dāng)熱處理溫度升高至500 ℃時(shí)，衍射峰發(fā)生了明顯變化，在衍射角為 12.6°、17.9°和28.5°左右等位置附近出現(xiàn)了α-MnO2的特征衍射峰（JCPDS No.77-1796）。同時(shí)，在衍射角為37.3°、36.3°和73.1°出現(xiàn)新的衍射峰，說明形成了一定量的WO3相（JCPDS No.33-1387）[28]。

圖4（b）—圖4（e）為200～500 ℃加熱處理樣品的SEM圖，經(jīng)200～400 ℃加熱處理后，MnO2的微觀形貌總體上仍保持由薄片組成的球形花瓣形狀，并且隨著溫度升高，花瓣?duì)铑w粒之間逐漸出現(xiàn)與粉末燒結(jié)相類似的“燒結(jié)頸”。當(dāng)熱處理溫度為400 ℃時(shí)，粉末之間黏結(jié)成塊狀。當(dāng)熱處理溫度達(dá)到500 ℃時(shí)，MnO2粉末的微觀形貌發(fā)生顯著變化，從花瓣?duì)钷D(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)短和大小均不同的納米短棒，并且短棒生長(zhǎng)得比較雜亂，同時(shí)殘余部分未完全轉(zhuǎn)化的花瓣?duì)铑w粒。根據(jù)XRD分析，這種短棒狀MnO2為α-MnO2。由于δ-MnO2容易在加熱過程中失去間隙水，因此容易向穩(wěn)定的α晶型轉(zhuǎn)變[17]。

圖5所示為W改性δ-MnO2-200的氮?dú)馕?脫附等溫線。這種等溫線為典型的IV型等溫線，說明樣品具有介孔結(jié)構(gòu)；其等溫線回滯環(huán)沒有明顯的飽和吸附平臺(tái)，屬于H3型遲滯回線，說明孔結(jié)構(gòu)很不規(guī)整，孔隙是由片狀粒子堆積形成的狹縫孔、裂縫和楔形結(jié)構(gòu)，這與圖3和圖4中顯示的δ-MnO2的片層狀結(jié)構(gòu)一致。對(duì)不同溫度加熱的W改性δ-MnO2樣品進(jìn)行BET比表面積測(cè)試，結(jié)果如表1所列，80 ℃干燥的樣品比表面積為101.2 m2/g，200 ℃處理的樣品比表面積降低至53.9 m2/g，而500 ℃處理的樣品比表面積僅為19.8 m2/g。同時(shí)，樣品BET測(cè)試所得的孔徑數(shù)據(jù)表明，隨著加熱溫度升高，W改性δ-MnO2樣品的吸附平均孔徑和最可積孔徑均有所增大，說明樣品中部分細(xì)小的納米孔逐漸消失。加熱過程中δ-MnO2會(huì)逐漸失去層間水，這將降低片層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可能使其坍塌，并向棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，同時(shí)加熱過程納米片層可能會(huì)出現(xiàn)“燒結(jié)”，導(dǎo)致納米孔隙減少和比表面積下降[17]。

圖5 W改性δ-MnO2-200的氮?dú)馕?脫附曲線Fig.5 Nitrogen adsorption-desorption curves of W-modified δ-MnO2-200

2.2 催化分解甲醛性能

將原始δ-MnO2和經(jīng)不同溫度熱處理后的W改性δ-MnO2粉體制成催化劑顆粒，并進(jìn)行催化分解甲醛性能測(cè)試（測(cè)試溫度為25 ℃，濕度為60%），測(cè)試結(jié)果如圖6（a）所示，δ-MnO2-80和W改性δ-MnO2-200和δ-MnO2-300樣品的甲醛去除率均超過90%，其中，W改性δ-MnO2-200樣品的甲醛去除率高達(dá)94.3%（表2）。當(dāng)熱處理溫度升高至400 ℃，甲醛去除率逐漸降低至89.5%。當(dāng)熱處理溫度達(dá)到500 ℃時(shí)，催化劑對(duì)甲醛的分解效率出現(xiàn)較大幅度下降，僅為75.7% （圖6（a））。結(jié)合物相和比表面積測(cè)試結(jié)果分析，在200 ℃熱處理后，催化劑比表面積已大幅度下降，但是其催化性能仍優(yōu)于未熱處理的樣品，說明熱處理后催化劑中W和δ-MnO2的協(xié)同作用加強(qiáng)，本征催化活性得到提高。500 ℃熱處理后，原花瓣?duì)頦改性δ-MnO2轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋阅茌^差的棒狀α-MnO2晶相（圖4（e））[21]，同時(shí)比表面積明顯下降，吸附和催化分解甲醛的活性位點(diǎn)數(shù)量減少，導(dǎo)致甲醛催化分解性能下降。有研究表明，過高溫度加熱會(huì)導(dǎo)致MnO2的晶格水含量下降，這會(huì)降低其吸附和分解甲醛的活性[17]。因此，本研究采用W改性δ-MnO2-200進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

表2 不同δ-MnO2的甲醛去除率Table 2 Formaldehyde removal ratre of different δ-MnO2

圖6 不同δ-MnO2催化分解甲醛性能（a）； W改性δ-MnO2-200和活性炭循環(huán)試驗(yàn)對(duì)比（b）Fig.6 （a） Different δ-MnO2 catalytic formaldehyde decomposition properties；（b） W-modified δ-MnO2-200 and activated carbon cycle test comparison

為了比較W改性δ-MnO2-200催化分解甲醛與活性炭吸附除醛的效果，將同體積催化劑和活性炭進(jìn)行連續(xù)3次測(cè)試，如圖6（b）所示，在3次連續(xù)測(cè)試中，W改性δ-MnO2-200均可在60 min內(nèi)將測(cè)試倉(cāng)中甲醛濃度降低到0.1 mg/m3左右。以比表面積為1286 m2/g的活性炭為吸附劑，盡管在實(shí)驗(yàn)初期甲醛濃度下降較快，但是平衡濃度較高，而且在重復(fù)測(cè)試后，平衡濃度不斷提高。此結(jié)果說明了δ-MnO2催化分解甲醛在機(jī)理上不同于活性炭的物理吸附，而且其除醛作用的徹底性和長(zhǎng)效性均優(yōu)于活性炭。

濕度對(duì)MnO2催化分解甲醛的長(zhǎng)效穩(wěn)定性有較大的影響。為了評(píng)價(jià)δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-200在高濕度環(huán)境下的催化性能，將兩種催化劑分別置于溫度為25 ℃、濕度為70%～75%的環(huán)境下進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，并記錄反應(yīng)過程中甲醛濃度的變化，繪制甲醛濃度變化曲線。如圖7所示，經(jīng)過4次循環(huán)測(cè)試后，δ-MnO2-200對(duì)甲醛的分解效率降低至90%以下（圖7（a））；而經(jīng)過7次循環(huán)測(cè)試后，W改性δ-MnO2-200對(duì)甲醛分解效率基本維持在91%以上，未表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，說明W元素的摻入提高了δ-MnO2在高濕度條件下保持催化活性的能力（圖7（b））。

圖7 δ-MnO2-80 （a）和W改性δ-MnO2-200（b）催化劑催化分解甲醛循環(huán)測(cè)試結(jié)果Fig.7 Cyclic test results for catalytic decomposition of formaldehyde by δ-MnO2-80 （a） and W-modified δ-MnO2-200（b）

2.3 W作用機(jī)理分析

控制甲醛測(cè)試倉(cāng)的溫度為20～40 ℃，濕度為60%，分別測(cè)試了δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-200催化劑在不同反應(yīng)溫度下催化分解甲醛的性能。繪制甲醛濃度變化曲線，按拋物線變化規(guī)律擬合出速率常數(shù)，并按阿倫尼烏斯方程（式（2））計(jì)算催化分解甲醛的活化能Ea。

將1000/T對(duì)lnkHCHO作圖，其結(jié)果見圖8（a）。通過線性擬合得到δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-200樣品的催化分解甲醛的活化能Ea，分別為20.21、13.78 kJ/mol，表明W元素改性后δ-MnO2在催化氧化甲醛時(shí)需要越過的能壘更低，表現(xiàn)出更高的催化活性。

圖8 δ-MnO2-80與W改性δ-MnO2-200催化分解甲醛的阿倫尼烏斯圖（a）和XPS譜中O1s譜圖（b）Fig.8 Arrhenius diagram （a） and high-resolution O1s spectra （b） for catalytic decomposition of formaldehyde by δ-MnO2-80 and W-modified δ-MnO2-200

MnO2催化氧化甲醛性能會(huì)受到相結(jié)構(gòu)、表面活性物種、Mn價(jià)態(tài)等多種因素的影響，相較于α-MnO2和γ-MnO2，δ-MnO2表面存在豐富的弱結(jié)合氧物種[17,22]，同時(shí)其層狀結(jié)構(gòu)有利于活性物種的吸附和遷移，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的甲醛催化分解活性[29]。本研究中添加W元素后，W原子摻雜進(jìn)入MnO2晶格，得到的MnO2保持了δ晶型。從XPS譜圖中O1s譜峰的分析結(jié)果（圖8（b））可知，其特征峰可以擬合為結(jié)合能分別為529.8、531.5、532.7 eV的3個(gè)峰，分別屬于晶格氧（Olatt，Mn-O-Mn）、表面活性氧（Osurf，如Mn-O-H或氧空位）及表面吸附水（OH2O，H-O-H），這與文獻(xiàn)[30-31]中報(bào)道的結(jié)合能數(shù)據(jù)相符。W改性δ-MnO2-200的晶格氧數(shù)量較低，而表面活性氧和吸附水比例較高（表3），因此對(duì)催化分解甲醛表現(xiàn)出更好的活性。MA等[28]通過第一性原理計(jì)算證明，W摻雜可以使MnO2中產(chǎn)生更多的氧空位，并顯示出比純MnO2更高的氧吸附能，可促進(jìn)對(duì)O2的化學(xué)吸附。而且，W摻雜的MnO2樣品顯示出較大的電荷分布差異，其W-O共價(jià)鍵會(huì)促進(jìn)吸附在氧空位處O2的極化和電子轉(zhuǎn)移。同時(shí)，具有豐富價(jià)態(tài)的W元素可維持Mn元素不同價(jià)態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化，從而更好地保持了催化劑表面持續(xù)提供表面活性物種（氧空位、吸附氧、羥基等）的能力，提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性[17,26,32]。

2.4 VOCs氣體催化氧化性能及抗菌性

在實(shí)際空氣凈化應(yīng)用過程中，環(huán)境中通常存在多種VOCs氣體，如甲醛、苯、甲苯、二甲苯等有害物質(zhì)，以及多種有害細(xì)菌，因此，本研究對(duì)W改性δ-MnO2-200催化劑催化分解其他VOCs氣體性能和抗菌性能進(jìn)行了研究。VOCs氣體的標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)測(cè)試結(jié)果（表4）表明，W改性δ-MnO2-200催化分解苯、甲苯、二甲苯、TVOC時(shí)表現(xiàn)出高活性，去除率均高于85%。按照GB/T 21510—2008進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)W改性δ-MnO2-200對(duì)金黃色葡萄球菌（ATCC6538）和大腸桿菌（8099）的滅殺效率大于99.99%，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性（表5）。此結(jié)果表明W改性δ-MnO2-200催化劑在空氣凈化過程中具有多效性。

表5 W改性δ-MnO2-200催化劑的除菌性能測(cè)試結(jié)果Table 5 Test results of the sterilization performance of W-modified δ-MnO2-200

3 結(jié)論

1）采用高錳酸鉀和硫酸錳液相沉淀法制備了具有納米球形花瓣?duì)畹摩?MnO2，并通過引入W元素進(jìn)行改性，進(jìn)一步獲得了W均勻復(fù)合的δ-MnO2。引入W元素后花瓣?duì)頜nO2顆粒得到細(xì)化，顆粒直徑更均勻。

2）加熱處理會(huì)降低δ-MnO2催化劑的比表面積，但是可提高W改性δ-MnO2的催化活性，最佳熱處理溫度約為200 ℃。熱處理后的W改性δ-MnO2-200催化劑的催化分解甲醛活化能僅為13.78 kJ/mol，在高濕環(huán)境循環(huán)分解甲醛測(cè)試中的催化活性和穩(wěn)定性均優(yōu)于純?chǔ)?MnO2。

3）在標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)測(cè)試中， 經(jīng)200 ℃熱處理的W改性δ-MnO2對(duì)苯、甲苯、二甲苯、TVOCs的24 h分解效率高于85%，并且對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的滅菌率超過99.99%，在凈化空氣領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。