【摘 要】
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由固体颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs）引起的大气污染已成为当前备受关注的问题。传统的物理过滤机制在过滤亚微米颗粒物方面效率低下。对于VOCs的去除,也有电催化、金属催化氧化等多种方法。但电催化氧化需要外部电源,金属催化氧化依赖于非常昂贵且相当有限的新型金属,这就增加了能耗和成本。因此,需要开发一种简单、高效、低成本的空气净化技术。本文以纤维素作为金属有机骨架材料（MOF）的载体,合成了
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由固体颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs）引起的大气污染已成为当前备受关注的问题。传统的物理过滤机制在过滤亚微米颗粒物方面效率低下。对于VOCs的去除,也有电催化、金属催化氧化等多种方法。但电催化氧化需要外部电源,金属催化氧化依赖于非常昂贵且相当有限的新型金属,这就增加了能耗和成本。因此,需要开发一种简单、高效、低成本的空气净化技术。本文以纤维素作为金属有机骨架材料（MOF）的载体,合成了纤维素气凝胶/Ni-HITP复合材料和纤维素碳气凝胶/NH2-MIL-125（Ti）复合材料。将两种复合材料与摩擦纳米发电机（TENG）相结合构建了自供电空气过滤器和TENG增强的气态乙醛吸收和光催化降解系统。在传统纤维空气过滤材料和光催化材料的基础上应用TENG技术可以实现高效去除亚微米颗粒物和提高气态乙醛的光催化效率,同时,揭示了TENG增强亚微米颗粒物和气态乙醛去除的机制。本论文主要包括以下两个方面的工作:（1）提出了一种基于呼吸驱动的摩擦纳米发电机（R-TENG）结构的自供电空气过滤器,在高效过滤亚微米颗粒物的同时,可以对呼吸指标进行实时监测。自供电空气过滤器由导电纤维素气凝胶/金属有机骨架（CA/Ni-HITP）复合材料和聚偏二氟乙烯（PVDF）膜组成,这两种材料作为过滤材料的同时又作为R-TENG的摩擦层。基于传统物理过滤机制和静电吸附的组合,该空气过滤器可对PM1.0、PM0.5和PM0.3分别实现高达98.4%、97.3%和95.0%的过滤效率。（2）结合TENG和光催化技术,展示了一种基于纤维素碳气凝胶/金属有机骨架（CCA/NH2-MIL-125（Ti））复合材料的自供电气态乙醛去除方法。将NH2-MIL-125（Ti）负载在导电CCA上,并且与活塞基摩擦纳米发电机（P-TENG）相连接构建了P-TENG增强的气态乙醛吸收和光催化去除系统。P-TENG可以在CCA/NH2-MIL-125（Ti）复合材料上感应出电场,提高乙醛的光催化降解。在P-TENG的驱动下,乙醛的去除率为48%,比没有P-TENG的体系提高了1.29倍。在模拟微风（3.0 m/s）的驱动下,30 min后,乙醛的去除效率可达65%。该研究提出了通过TENG施加的外电场实现了更高的电子-空穴分离效率,同时通过电子自旋共振（ESR）技术分析了P-TENG增强光催化降解乙醛的机理。
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