挥发性有机物（VOCs）是形成臭氧和光化学烟雾的主要原因。挥发性有机物VOCs主要来自化工生产行业、日常生活等,例如造纸、食品加工业,家用产品、办公用品、打印机等。VOCs不仅对生态环境有巨大危害,而且还对人类的健康产生巨大的威胁。因此,对大气中VOCs的过度排放进行处理是迫切需要解决的问题。催化氧化技术由于其较高的催化效率和较低的能耗,被广泛认为是目前最有效的方法。催化氧化技术的核心在于高效、廉价、稳定和无毒催化剂的开发。CoOx和MnOx等过渡金属氧化物作为最有前景的催化剂已经有了诸多报道。在实际的工业应用中,整体式催化剂往往采用传统的堇青石蜂窝陶瓷作为整体式催化剂的基底,将活性物质涂覆到蜂窝陶瓷上。然而,整体式催化剂的活性组分在催化燃烧过程中容易迁移结块,导致催化剂的性能和稳定性大幅下降,因此实现可调控的整体式混合氧化物纳米材料的大规模制备和应用成为研究者们面临的一个挑战。虽然整体式催化剂具有较高VOCs催化氧化活性,但在实际应用中,特别是当涉及水蒸气时,催化剂的催化活性会严重降低。针对水汽使VOCs催化氧化性能下降的问题,进行深入分析并解决水分子使催化剂中毒的问题也是研究者们目前面临的重大挑战。本论文主要针对上述问题,分别通过水热工艺、3D打印、有机改性和限域封装的方式制备了几种结构和理化性质不同的整体式催化剂用于VOCs催化氧化。在富湿、低温条件下,实现甲苯的高效催化氧化。主要包括以下内容:1.在泡沫镍表面通过水热合成工艺制备整体式Co3O4、MnOx、Co3O4@MnOx和MnOx@Co3O4纳米阵列催化剂,并将合成的整体式催化剂用于甲苯催化氧化反应。其中,整体式MnOx@Co3O4/NF催化剂首次被用于甲苯催化氧化并且展现出优异的甲苯氧化性能(T90=238°C)和良好的稳定性,使其成为替代贵金属催化剂的最佳催化剂。通过XPS和H2-TPR分析,证明了整体式MnOx@Co3O4/NF催化剂具有更多的活性物种(Co3+、Mn3+和Mn4+)、丰富的晶格氧物种、更强的钴锰相互作用和良好的氧化还原性能,这些因素共同促进了甲苯的催化氧化。2.为了提高整体式Co3O4/NF催化剂在含水分条件下的VOCs催化燃烧性能,在整体式Co3O4/NF催化剂表面精心设计了一层疏水涂层。通过调整苯基三乙氧基硅烷（Ph TES）的浓度进行疏水层厚度的调节,观察这些Co3O4/NF-x%Ph催化剂疏水层厚度对其在湿态条件下的催化活性影响。利用Ph TES超疏水表面极大地抑制了Co3O4/NF催化剂上羟基（-OH）的形成,有效地抑制了Co3O4/NF催化剂对水分的吸附,提高了湿条件下甲苯的催化活性。3.利用3D打印技术制备了整体式有序大孔-介孔基底,然后以限域封装方式锚定Co-MOFs获得具有催化活性的钴基整体式催化剂。整体式OM-Co3O4@SiO2-S催化剂可保持宏观的有序大孔结构和微观有序介孔结构。该整体式OM-Co3O4@SiO2-S催化剂具有优异的VOC催化性能(T90=236℃)、耐水性和热稳定性。整体式OM-Co3O4@SiO2-S催化剂的催化性能明显优于以往报道的许多整体式催化剂。其中,粘结剂磷酸铝（AP）的引入可以有效地提高印刷油墨的流变性能,达到油墨书写整体式层状多孔材料的目的,丰富催化剂的表面酸性点位,增加活性氧物种,从而提高催化剂的催化性能。