碳纤维增强MnO2/PET复合材料在室温甲醛高效降解中的关键作用

（编辑推荐）本研究创新性地通过添加碳纤维（CF）解决MnO2催化剂团聚问题，显著提升其在聚酯纤维（PET）基材上的负载牢固度，使复合材料在室温下实现>99.5%的甲醛（HCHO）去除率和50%的CO2转化率，为室内空气净化提供了高效可持续的解决方案。

　　

Highlight

碳纤维的加入像一位"纳米级建筑师"，通过其网状结构精准分散MnO₂纳米片（46.9-166.5 nm），使催化剂活性位点暴露率提升300%，犹如为甲醛分子铺设了高效捕获的"纳米陷阱"。

1. 引言

当装修材料持续释放的甲醛（HCHO）成为潜伏在室内的"隐形杀手"，本研究开发的MnO₂/PET-%C复合材料犹如空气净化卫士，其独特的"碳纤维桥接"技术让催化剂颗粒紧密锚定在纤维表面，即使经历180分钟超声波震荡仍保持97%的负载率。

2.1 材料制备

采用滚筒法将含碳纤维的MnO₂浆料（含1000目碳纤维，直径2-10μm）负载于PET无纺布上，形成具有"三级吸附-催化"结构的复合材料，其压降仅增加1.2 Pa，堪称空气净化系统的"轻量级运动员"。

3.1 催化剂形貌

电镜显示碳纤维像"纳米级藤蔓"缠绕MnO₂纳米片，超声处理后催化剂比表面积从58激增至210 m²/g，这种"解团聚效应"使HCHO在120分钟内的矿化效率提升2.3倍。

4. 结论

这项研究揭示了碳纤维在环境催化领域的"三重奏"作用：分散剂、结构增强剂和电子传输通道，为开发"自支撑"式空气净化材料提供了新范式。