封闭空间内微量乙烯等中性气体的脱除,对于舰船内人员的生命保障具有重要的意义。在舰船的果蔬贮存间内,有害的微量中性气体主要包括乙烯、一氧化碳和甲醛等。其中,乙烯是一种植物激素,能促进果蔬腐败、降低果蔬储藏时间,从而影响船员远航能力；一氧化碳和甲醛是果蔬贮存间内共存的毒害气体,直接危害舰船内人员的生命安全。目前,对封闭空间内低浓度乙烯的脱除研究较少,对封闭空间中乙烯、一氧化碳和甲醛等中性气体的广谱脱除研究也存在较大空白。本工作以炭基材料为基础,从吸附的角度出发,研究了球形中孔炭对乙烯的吸附行为；在中性气体的催化脱除方面,制备了球形中孔炭担载钴催化剂、贵金属-石墨烯气凝胶催化剂、金属氧化物催化剂等,研究了其对乙烯催化行为；并进一步采用制备的乙烯催化剂,考察了催化剂对一氧化碳和甲醛的脱除效果,探索了催化剂对于中性气体广谱脱除的可能性,以期望对于长时远航舰船的生命保障系统有一定的指导意义。主要结论如下：(1)改性球形中孔炭对乙烯吸附行为的研究。结合反相悬浮聚合法和硬模板法制备了一批球形中孔炭,并考察了孔结构、氮含量、钯负载、乙烯浓度、空速、湿度等工艺条件对乙烯吸附量的影响；球形中孔炭的乙烯吸附量为10.5 mL/g,活化后可增加至18.5 mL/g,负载钯后吸附剂能与乙烯形成π键络合,使吸附量上升至19.4 mL/g;担载5%Pd的球形中孔炭(MCS/Pd-5)对高浓度乙烯(5000 ppm)的吸附量高达24.5 mL/g；同时,该吸附剂具有很高的抗湿性和循环稳定性。(2)球形中孔炭基催化剂催化脱除乙烯。采用球形中孔炭作为载体,用等体积浸渍法制备了一系列氧化钴(CoO)催化剂。担载30%CoO的球形中孔炭(MCS/Co-30)在185℃下即可完全催化脱除乙烯,操作温度远低于以椰壳基活性炭、硅胶和活性氧化铝为载体的催化剂,该催化剂具有良好的催化稳定性。实验分析结果表明,球形中孔炭中丰富的中孔可以容纳大量的CoO并减少了团簇现象,氧气在其表面形成活性氧并进行快速反应。MCS/Co-30的表观反应活化能为79.2 kJ/mol,乙烯在催化剂表面的反应级数为0.44。(3)贵金属-石墨烯气凝胶催化剂脱除乙烯。以氧化石墨烯和Pt、Pd、Au等贵金属化合物为原料,采用溶剂热法制备了具有高强度、高弹性、高比表面积的贵金属-石墨烯气凝胶系列催化剂。初始溶液的最佳pH为7,所得气凝胶密度仅为约4 mg/mL。该催化剂可以在100℃以下完全催化脱除乙烯,其中担载5%铂的石墨烯气凝胶(Pt-GA)对乙烯的催化温度可以低至室温(25℃)。Pt-GA具有抗湿性、长寿命等特点,当Pt的担载量进一步下降至1%时,对乙烯的催化效率依然保持在96%以上。(4)聚合物辅助成型催化剂催化脱除乙烯。采用聚合物辅助成型法制备了具有3D空间网络结构的钻铈复合催化剂和锰铜复合催化剂,并考察了金属组成、空速、乙烯浓度等工艺条件对乙烯催化性能的影响。在钴铈复合催化剂中,随着Ce02的加入,C0304和Ce02的晶粒尺寸趋于变小、具有更高的比表面积、暴露出更多活性位。Co、Ce比例为1的催化剂(Co/Ce-1)在200℃下可以完全催化氧化1000 ppm的乙烯,并具有稳定的催化性能。锰铜催化剂由Mn203和CuO组成,Cu、Mn比例为0.5的催化剂(Cu/Mn-0.5)可以在235℃下达到乙烯的100%转化。(5)一氧化碳和甲醛等中性气体催化剂的探索研究。制备了低密度、高强度、高柔性的钌-石墨烯气凝胶催化剂,用于一氧化碳的脱除,经过空气处理后,RuOx和Ru02的含量升高,更有利于催化反应,能在室温下完全脱除500 ppm的CO,并可保持72 h以上。同时,测试了Co/Ce-1催化剂的一氧化碳催化性能,其能在30℃下完全催化氧化100 ppm的CO气体,并具有很高的循环稳定性,表现出了对乙烯和一氧化碳的广谱催化性能。Pt-GA催化剂能在室温下完全催化脱除一氧化碳和甲醛,表现出了对了乙烯、一氧化碳和甲醛等中性气体的室温广谱催化脱除性能。