DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124793

大气臭氧污染受到世界各国的高度关注，寻找具有良好耐湿性的实用臭氧分解催化剂是一项巨大的挑战。在此，以纤维素纳米纤维为原料，采用简单的冰模板法以及随后的冷冻干燥制备了轻质且具有高孔隙率的MnO2基杂化气凝胶。在三维框架中，纤维素纳米纤维充当分散MnO2颗粒的骨架，从而提高了MnO2上活性位点的暴露。XPS、1H NMR和ATR-FTIR表明MnO2颗粒通过氢键与纤维素纳米纤维有效结合，氢键源自两种组分表面丰富的羟基。这些消耗的MnO2表面羟基不仅减少了水的吸附，而且避免了与臭氧反应生成表面吸附的H2O，从而减轻了催化剂的失活。另外，这种相互连接的大孔结构能够使臭氧分子快速扩散并促进水分子的通过，有利于臭氧在活性位点即表面氧空位上的吸附和分解。因此，在室温、相对湿度为50％，空速为600 L·g-1·h-1的条件下，150ppb O3在10天内可获得较高且稳定的臭氧转化率。

图1.CM杂化气凝胶的合成过程示意图。

图2.所有CM杂化气凝胶、MnO2和CA的XRD图谱。

图3.（a）MnO2，（b）CA和（c，d）CM-75的SEM图像。

图4.合成样品的孔径分布：（a）CA、CM-75和MnO2的N2吸附-解吸结果；（b）CM-75的水银孔隙度测量结果。

图5.CM-75、MnO2和CA的XPS光谱：（a）全扫描，（b）Mn2p，（c）Mn3s和（d）O1s。

图6.CM-75和MnO2的1H MAS NMR光谱。

图7.（a）CA、CM-75和MnO2的ATR-FTIR图；（b）CNFs和MnO2之间的结合示意图；（c）通过TG分析测得的MnO2和CM-75的水吸附曲线；（d）25℃下MnO2和CM-75的水蒸气吸附等温线。

图8.（a）所有CM杂化气凝胶、MnO2和CA的臭氧分解性能（O3：25ppm，RH=50％，T：25℃，WHVS：600 L·g-1·h-1）；（b）MnO2和CM-75在转换相对湿度下分解臭氧的性能（O3：25ppm，T：25℃，WHVS：600 L·g-1·h-1）；（c）CM-75对低浓度臭氧分解的延长催化活性（O3：150ppb，RH=50％，T：室温，WHVS：600 L·g-1·h-1）。