甲醛是一种对人体健康有严重危害的有机污染物,科研人员对净化甲醛的方法进行大量的尝试,并且研究出多种可氧化甲醛的催化材料。其中,具有高效、廉价特点的过渡金属氧化物被广泛应用。本文主要研究锰氧化物的理化性质对催化性能的影响,进而通过相变的方法制备改性催化剂,并通过系列表征对催化剂催化甲醛的机理进行分析研究。主要取得的成果如下:（1）通过水热方法合成前驱体MnOOH材料,在不同的气氛以及温度下焙烧得到具有纳米棒状结构的MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄以及Mn₅O₈催化剂。通过甲醛氧化性能测试,可以得到催化剂的催化性能排序为:Mn₅O₈>MnO₂≈Mn₃O₄>Mn₂O₃。通过表征手段对催化剂的理化性质分析表明氧空穴的数量以及氧化还原能力与催化剂对甲醛的催化氧化能力有关,同时,过高的表面吸附水含量会抑制反应中间体的转化。（2）通过对隧道型MnO₂进行改性得到Na-MnO₂催化剂。对其理化性质进行分析可以发现在改性的过程中Na⁺离子插入MnO₂材料的隧道中,改变催化剂[MnO₆]^-阴离子层排列,产生大量缺陷位点。同时改性后的Na-MnO₂催化剂亲水性增强抑制中间产物的转化进而导致催化剂的活性降低。（3）通过对层状Mn₅O₈催化剂进行分步改性可分别得到Na-Mn₅O₈以及Na_1.1Mn₄O₈催化剂。根据表征结果发现随着Na⁺离子的插入会对材料的物相产生不同的引导。随着Na⁺离子插入量的增加,催化剂中Mn²⁺离子的数量从61.2%减小到37.8%最终完全消失,同时杂化材料的氧空位数量则先增多再减少。其中Na-Mn₅O₈催化剂对甲醛的催化性能最佳,能够在90 ^oC,GHSV=60 L·g^–1_cat·h^–1下完全氧化150 ppm的甲醛。同时使用DRIFTS对甲醛在Na-Mn₅O₈催化剂表面的催化路径进行探究,表明甲醛首先吸附在催化剂表面,然后分别氧化为DOM、甲酸盐以及碳酸盐物种,最终转化为二氧化碳和水。改性过程对催化剂的物理化学性质产生多种影响,并且极大降低甲醛的氧化温度,为催化剂的设计提供了新的方向。