催化燃烧法相对于其他治理VOCs的方法优点如下：运行费用低，净化效率高，易操作，不易产生NO_x、SO_x等二次污染，成为处理VOCs最常用的技术之一，其中催化剂性能的优劣是决定催化燃烧技术的关键。CeO₂是一种具有萤石结构的稀土氧化物，通过Ce⁴⁺和Ce³⁺之间的氧化还原循环使CeO₂具有较强的储氧和释氧的能力，被广泛用于催化反应中，但是单一的CeO₂容易发生烧结从而降低其活性。研究表明，当二氧化铈晶格中的部分铈元素被适当半径的阳离子取代后，可以促进CeO₂晶格氧的活化，提高氧的储放能力，从而催化剂的活性也相应得到提高。用于掺杂的元素主要有碱土金属、稀土金属以及过渡元素，其中过渡元素掺杂CeO₂所形成的催化剂对于VOCs的催化燃烧表现出较良好的活性。本文采用浸渍法，以γ-Al₂O₃为载体制备了五种过渡元素掺杂CeO₂的催化剂即MxCe_1-xO₂/γ-Al₂O₃，其中元素M分别为过渡元素Mn、Cu、Fe、Co以及Ni。选取甲苯为目标污染物，考查了五种过渡元素掺杂CeO₂所形成的系列催化剂对甲苯催化燃烧的性能，并找出每种过渡元素对CeO₂的最佳掺杂量，通过XRD，BET，SEM和ICP-MS等手段对催化剂的微观结构进行了表征。研究表明五种过渡元素掺杂CeO₂所形成的催化剂对甲苯的催化活性都高于单一过渡元素负载在γ-Al₂O₃上所形成的催化剂以及单一CeO₂负载型的催化剂的催化活性。掺杂型的CeO₂催化剂的活性因掺杂元素的不同有较大的差异，其中Mn元素掺杂的一系列Mn_xCe_1-xO₂/γ-Al₂O₃催化剂对甲苯表现出最优的催化活性，其对甲苯转化率为10%时不温度(T₁₀)为80¹20℃，甲苯转化率为90%时的温度(T₉₀)则在165²20℃之间；其次为Cu掺杂CeO₂所形成的一系列CuxCe_1-xO₂/γ-Al₂O₃催化剂，T₁₀在160～170℃，T₉₀则在280～300℃之间。研究同时表明同种元素掺杂CeO₂所形成的催化剂，其催化活性会随着掺杂量的变化而发生较大的变化，每种过渡元素与CeO₂都存在一个最佳的掺杂比，其每种过渡元素的最佳比例的催化剂为： Cu_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃、Fe_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃、Mn_0.8Ce_0.2O₂/γ-Al₂O₃、Co_0.3Ce_0.7O₂/γ-Al₂O₃以及Ni_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃。本论文对上述五种催化剂进行了100h的稳定性的测试，结果表明：Cu_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃和Mn_0.8Ce_0.2O₂/γ-Al₂O₃两种催化剂的稳定性是最好的，Fe、Co和Ni掺杂形成的催化剂与Mn、Cu掺杂的催化剂相比，其稳定性相对较差，其活性的顺序为：Fe_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃> Co_0.3Ce_0.7O₂/γ-Al₂O₃> Ni_0.2Ce_0.8O₂/γ-Al₂O₃催化剂。通过对活性最优的Mn_0.8Ce_0.2O₂/γ-Al₂O₃催化剂进一步的研究，结果表明，活性组分的负载量和焙烧温度对催化剂的活性有重要的的影响，当Mn_0.8Ce_0.2O₂/γ-Al₂O₃催化剂中活性组分与载体的质量比为1/5，焙烧温度为550℃时，催化剂对甲苯的催化活性最优。同时反应空速和进口甲苯的浓度对催化剂的活性也有一定的影响，当空速在3600h^-1～7200h^-1之间时，其活性基本保持不变，但当空速进一步增大到10800h^-1～21600h^-1之间时，转化率迅速下降，在反应温度为220℃时，转化率从78%左右下降到了67%。当进口甲苯浓度在500mg/m³～1000mg/m³之间时，其转化率下降的不是明显，而当浓度进一步增到3000mg/m³时，在相同的反应温度下，其转化率下降比较迅速。