挥发性有机物（VOCs）的种类繁多,大多数的VOCs是光化学烟雾和雾霾的前驱体,危害大气环境和人身健康。随着我国环境问题越来越突出,相关部门颁布了越来越严厉的VOCs控制法规,因此必须严格控制各个VOCs污染源的排放。在消除VOCs的方法中,催化氧化法是目前公认的最有效的手段之一。VOCs的催化氧化可在较低温度下进行,能耗低且无二次污染,因而备受关注。催化氧化的关键是获得高效催化剂。因此,研发高效且价格低廉的新型催化剂具有重要的实用价值,而研究新型催化剂的制备及其催化反应机理则具有重要的科学意义。过渡金属氧化物催化剂因其良好的氧化还原性能而广泛用于各类VOCs的催化消除,但是其主要缺点是低温活性差。贵金属氧化剂具有良好的低温VOCs催化氧化活性,但是其昂贵的价格限制了工业上广泛应用。Au是较便宜的贵金属,也具有较好的催化活性。将过渡金属氧化物制成大孔或介孔结构,用来负载贵金属纳米粒子,可提高催化剂的比表面积和贵金属的分散度,获得更多活性位。在过渡金属氧化物中,铁、锰和钴等的氧化物具有较好的催化活性,适于作载体。第3章研究了三维有序大孔（3DOM）氧化铁负载金纳米催化剂对甲苯氧化的催化性能。第4章研究了三维有序介孔CoO负载Pt纳米催化剂对苯氧化的催化性能。在贵金属中掺杂贱金属或价格较低的贵金属可改善其催化活性、稳定性及抗中毒性能,而且掺杂还可降低贵金属用量,降低成本,使催化剂具有应用前景。第5章研究了三维有序介孔氧化锰负载Pt-Co合金纳米催化剂对甲醇氧化的催化性能。第6章研究了三维有序介孔Co₃O₄负载AgAuPd纳米催化剂对甲醇氧化的催化性能。与此同时,详细地表征了催化剂的物化性质,考察了典型催化剂的热稳定性以及抗水和二氧化碳中毒性能,探讨了催化反应机理,揭示了催化剂的物理化学性质与其典型VOCs氧化的构效关系,获得了价格较低、高活性、高稳定性以及良好的抗中毒性能的催化剂。本学位论取得以下主要研究成果:（1）采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）硬模板法和聚乙烯醇（PVA）保护的还原法分别制备了3DOM Fe₂O₃和0.48-1.95 wt%Au/3DOM Fe₂O₃催化剂。催化剂中氧化铁为菱方晶相的?-Fe₂O₃,3DOM Fe₂O₃和0.48-1.95 wt%Au/3DOM Fe₂O₃催化剂的比表面积为45-46 m²/g,粒径为4-6 nm的Au纳米粒子高分散于3DOM Fe₂O₃表面。随Au纳米粒子负载量的升高,甲苯催化氧化活性增加,其中1.95 wt%Au/3DOM Fe₂O₃催化剂具有最高的催化活性:当空速（SV）为20000 mL/（g h）时,甲苯转化率达到50%和90%时的反应温度T_50%和T_90%分别为162 ^oC和204 ^oC。结合表征结果与活性数据后可知,1.95 wt%Au/3DOM Fe₂O₃的良好催化性能与其高分散态的Au纳米粒子、好的低温还原性以及Au纳米粒子与3DOM Fe₂O₃的强相互作用有关。（2）先采用三维有序介孔二氧化硅（KIT-6）硬模板法制备了三维有序介孔Co₃O₄（meso-Co₃O₄）,再采用丙三醇水溶液还原法由meso-Co₃O₄制备了三维有序介孔CoO（meso-CoO）,最后采用PVA保护的硼氢化钠还原法制备了0.18 wt%Pt/meso-CoO、0.56 wt%Pt/meso-CoO、0.69 wt%Pt/meso-CoO和0.53 wt%Pt/meso-Co₃O₄催化剂。Pt纳米粒子（2 nm）均匀地分散在三维有序介孔Co₃O₄和CoO载体表面。Pt纳米粒子的负载显著提高了催化剂对苯氧化的催化活性,其中0.56 wt%Pt/meso-CoO催化剂具有最高的催化活性(T_50%=156 ^oC和T_90%=186 ^oC)。与meso-CoO相比,0.56 wt%Pt/meso-CoO对苯的吸附能力明显增强,从而提高了催化剂对苯氧化的活性;meso-CoO的活性高于meso-Co₃O₄的,与Co²⁺具有较强的活化氧物种能力有关。因此,0.56 wt%Pt/meso-CoO具有优异的催化性能与其较强的氧气和苯活化能力密切相关,特别是对苯的吸附活化能力。（3）先采用KIT-6纳米浇铸法制备了meso-MnO_y载体,再采用PVA保护的NaBH₄还原法制备了Pt_xCo/meso-MnO_y催化剂。载体是由立方相Mn₂O₃和少量ε-MnO₂组成,负载金属纳米粒子不影响催化剂的晶体结构。负载催化剂具有三维有序介孔结构和高的比表面积（94-110 m²/g）,负载的Pt和Pt_xCo纳米粒子的粒径为2.2-3.1 nm,并均匀地分散在meso-MnO_y载体表面。负载Pt和Pt_xCo催化剂对甲醇氧化表现出优良的催化性能,其中0.70 wt%Pt_2.42Co/meso-MnO_y催化剂具有最高的催化活性:当SV为80000 mL/（g h）时,T_50%和T_90%分别为50 ^oC和86 ^oC。向反应体系中引入H₂O或CO₂时引起0.70 wt%Pt_2.42Co/meso-MnO_y催化剂的部分失活是可逆的。0.70 wt%Pt_2.42Co/meso-MnO_y催化剂具有良好的抗H₂O和抗CO₂性能以及热稳定性。0.70 wt%Pt_2.42Co/meso-MnO_y催化剂的高活性、良好的抗H₂O和抗CO₂性能和热稳定性与其高分散的Pt_2.42Co合金纳米粒子、高的吸附氧物种浓度、良好的低温还原性和载体与Pt_2.42Co合金纳米粒子间的强相互作用有关。（4）采用KIT-6纳米浇铸法和PVA保护的NaBH₄还原法制备了立方晶相的meso-Co₃O₄载体及其负载Ag_xAu_y Pd、Ag、Au和Pd催化剂。meso-Co₃O₄呈现出三维有序介孔结构,所得催化剂具有高的比表面积（115-125 m²/g）,负载纳米贵金属粒子的平均粒径为2.8-4.5 nm,且其均匀分散在meso-Co₃O₄表面。与负载Ag、Au或Pd催化剂相比,负载Ag_xAu_yPd催化剂对甲醇氧化具有更高的催化活性,其中0.68 wt%Ag_0.75Au_1.14Pd/meso-Co₃O₄的活性最高:当SV为80000mL/（g h）时,T_50%=100 ^oC,T_90%=112 ^oC。H₂O或CO₂的引入使0.68 wt%Ag_0.75Au_1.14Pd/meso-Co₃O₄催化剂产生的部分失活是可逆的。0.68 wt%Ag_0.75Au_1.14Pd/meso-Co₃O₄的最高的催化活性、良好的抗H₂O和CO₂性能以及热稳定性与其高分散的Ag_0.75Au_1.14Pd合金纳米粒子、高的吸附氧物种浓度、良好的低温还原性和Ag_0.75Au_1.14Pd合金纳米粒子与meso-Co₃O₄之间强相互作用相关。