空气质量与人们的身心健康息息相关。近几年层出不穷的空气污染问题,如城市雾霾、室内甲醛超标以及能通过“气溶胶传播”途径传播的新冠病毒,更是让大众对空气作为有害物质传递媒介的破坏力有了更深层面的认知。如何及时有效的清除空气中的有害物质或阻断污染物通过空气进入人体,也成为社会焦点与研究热点。除了从污染源源头出发的长期治理策略以外,目前见效最快、效果最理想的空气污染治理方案便是选用合适的空气净化产品。但是,市面上基于现有空气净化技术和材料所衍生出的空气净化产品在处理污染物组分多而杂的污染空气时,存在着成本高昂、实际使用效果不佳和原料不环保等诸多问题,难以满足人们的需求。因此,研发高效低成本的空气净化技术及功能更全面的空气净化材料不仅是亟待解决的科学问题,也是构建宜居环境、守护人类健康的迫切需求。在空气污染问题中,室内空气污染对人体健康造成的危害最大,因此本论文重点围绕这类污染的治理,开展了一系列研究。其中,针对目前室内甲醛气态污染物释放源多和释放周期长等问题,设计并制备了能够在室内环境使用的高效低能耗热催化降解滤网;针对现有的PM2.5过滤滤材功能单一且材料本身不可降解的问题,开发了绿色环保并具备原位热杀菌功能的纤维素基双网络PM2.5过滤滤芯;此外,还针对室内有机挥发物实时监测的难题,研制了高灵敏度的可穿戴易挥发有机污染物（VOCs）检测器。最终,通过以上技术和材料的新突破,实现了室内空气污染防控一体化的治理效果。论文取得的主要研究成果如下:1.通过纳米材料的宏观集成组装技术,将高焦耳热转换效率的石墨烯薄膜、高比表面积的三维多孔海绵以及高性能的甲醛热催化剂有机的集成于一体,成功制备出性能优异的原位焦耳热热催化降解甲醛滤网。该滤网一方面完整的保留了海绵的三维多孔结构,保证了高效的传质效率;另一方面,在加上电压后,包覆在海绵骨架上的石墨烯薄膜原位产生焦耳热,直接加热负载在其上的催化剂,实现超高传热效率。该成果成功打破了热催化降解甲醛在室内甲醛净化领域应用的技术壁垒,为室内甲醛污染物的治理提供了有效的解决方案。2.通过液膜冷冻干燥工艺,将纳米纤维素多孔薄膜复合到微米尺度的三维海绵骨架上,形成具有“纳米纱窗”结构的环境友好型纤维素基双网络室内PM2.5净化滤网。该滤网中,纳米纤维素多孔薄膜依托海绵的三维孔道结构实现非接触式堆叠,在提升颗粒物单次过滤效率的同时,还因充分暴露了纳米纤维的表面而大幅度提高了其利用率,进而提升滤网使用寿命。此外,还通过使用石墨烯海绵作为基底,实现了原位热杀菌的功效。该工作为新一代环境友好型多功能PM2.5净化滤网的研制奠定了基础。3.通过溶剂热限域固化技术,可控调节聚二甲基硅氧烷（PDMS）的交联网络结构,成功研制出了一款能够对不同有机溶剂有着高辨识度的可穿戴VOCs传感器。这种新型的溶剂热固化技术能够在不改变硅氧烷橡胶化学组分的前提下,仅仅通过引入PDMS的良溶剂和使用水热聚合固化的合成工艺,便能够在硅氧烷橡胶固化过程中实现其内部聚合网络结构的优化,从而得到力学性能可控的超柔、高粘、高拉伸（拉伸型变量最高到3000%）且溶胀性能优异的PDMS导电弹性体。并且得到的改性PDMS传感器自身还拥有对金属、皮肤以及橡胶制品便有较强黏附能力。这种简易灵敏的传感器在室内气态VOCs污染物的实时检测领域有着非常好的应用前景。