室内环境中存在的各种挥发性有机化合物（VOCs）如甲醛、苯和邻苯二甲酸酯类物质，人体长期暴露其会带来严重的健康问题，室内空气越来越受到人们的重视。

目前室温催化氧化甲醛的研究基本已经成熟，C. Zhang等研究了Pt/TiO₂对甲醛的室温光催化氧化，L. Miao总结了锰氧化物用于催化空气中甲醛的研究。但是，对于室内环境中存在的复杂组分，例如苯和甲苯等，目前仍然没有有效的控制方法，据报道，真空紫外光催化可在室温下将甲苯分解，但在光催化过程中会产生有害中间体，使其应用受限。吸附法将VOCs从气相转移到吸附剂表面，X.Zhang等的研究中使用多孔碳材料吸附VOCs，利用碳材料成本低、可调节的孔隙和表面结构等特点，可有效降低气相中VOCs的浓度，但吸附饱和的碳材料通常需要额外的电加热设备将其再生，使其应用收到限制，如何对其进行高效率、低能耗的再生，是这一领域面临应用的挑战。除了吸附性能外，碳材料还拥有许多其他的特殊性能未得到充分开发，例如其光热特性，X. Du的研究显示，近红外光照射下，碳基材料表现出强大的光吸收和发热特性，波长为800 nm（4.5W/cm²）的激光可以将碳球的温度（60 ug/mL）从20℃加热到70℃，因此，为解决吸附材料难再生的问题，可考虑利用太阳能代替外部加热器直接驱动碳材料进行热再生。

碳材料的光热特性可通过调整表面微观结构和孔道结构来增强，X. Li等提出具有多孔结构的材料可更有效地捕获光，W. Wei等研究发现，通过构建分层结构的多孔材料，可使得光在材料孔道内以及腔内部内进行多次反射和光散射，增加光行进路径的数量，从而增强材料与光的相互作用时间和光吸收效率。为提高碳材料的光捕获能力，可以考虑利用市面上常见的海绵，其具有三维大孔结构，将其与具有中孔和微孔的碳材料结合，构建集成的分层结构，通过多次反射来增强光的散射和吸收，实现高效的光利用。

T. Liu等的研究指出，碳球与广泛使用的碳纳米管和石墨烯等碳材料不同，其具有光滑边缘的球形结构，易于制造核-壳多功能结构，利于表面和核心之间反应物的传输，基于此，可考虑将其与VOCs热催化材料复合，即将MnO₂原位负载到碳球表面（C@MnO₂），构造核壳复合结构，结合碳材料的吸附能力、光热能力和MnO₂的催化能力，利用碳基海绵（C@海绵）的光热性能赋予其再生能力，开发一种新型集成材料（C@MnO₂@海绵）用于室内VOCs的去除。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1.文献调研，全面了解国内外对去除室内VOCs的研究现状与发展趋势，以及选题对社会、环境等的意义；

2.样品制备，分别设计制备MnO₂、C@MnO₂、C@MnO₂@海绵的实验方案；

3.样品表征，进行SEM、XRD、TEM等材料测试，根据测试结果对试验方案进行调整优化；

4.性能测试，设计光热转化性能测试及光热再生性能实验方案，对不同样品进行测试。

2.2目标