挥发性有机物（Volatile organic compounds,简称为VOCs）在造成大气污染的同时也严重威胁人们的生活和身体健康。催化氧化法是消除VOCs的有效手段之一,其关键是研发具有高活性和高稳定性的廉价催化剂。虽然贵金属催化剂对消除VOCs表现出良好的低温活性,然而其高温热稳定性较差且价格昂贵。尖晶石型氧化物（AB₂O₄）具有较好的高温稳定性及抗中毒能力,过渡金属氧化物（如Co₃O₄、Mn O₂等）的价格较低。大孔或介孔载体的比表面积较大,有利于活性组分在其表面形成高分散态,从而大大提高负载催化剂对VOCs氧化的催化活性和热稳定性。因此,研发具有良好的低温催化氧化性能、热稳定性及价格便宜的催化剂具有实用价值。此外,还可通过优化催化剂制备方法来提高催化剂的性能。本学位论文制备了x Co₃O₄-Mn O₂、三维有序介孔Mn₂O₃（meso-Mn₂O₃）及其负载Au、Ru和Au Ru合金纳米粒子和三维有序大孔Mn Co₂O₄（3DOM Mn Co₂O₄）负载Co₃O₄和Au Pd（x Au Pd_z/y Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄）催化剂,利用多种技术表征了催化剂的物化性质,评价了其对甲烷和二甲苯氧化反应的催化活性,建立了催化剂的物化性质与催化活性之间的构效关系。论文取得如下主要研究结果:（1）采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）模板法、等体积浸渍法和硝酸处理法制备了x Co₃O₄-Mn O₂（x=2.6 wt%、8.8 wt%和13.3 wt%）催化剂。所制得催化剂具有立方晶相结构,比表面积为51.9-63.9 m²/g,其中8.8Co₃O₄-Mn O₂催化剂拥有最高的吸附氧物种浓度和最好的低温还原性,因而显示最高的催化活性:在空速为100000 m L/（g h）条件下,邻二甲苯转化率分别达到10%、50%和90%时所需的温度T_10%、T_50%和T_90%分别为231℃、251℃和273℃。邻二甲苯在x Co₃O₄-Mn O₂催化剂上氧化反应的表观活化能为72–82 k J/mol。考察了空速、水蒸气和二氧化碳对8.8Co₃O₄-Mn O₂催化剂活性的影响,发现引入水蒸气或二氧化碳导致催化剂产生部分失活,且这种失活是可逆的。因此,可以认为8.8Co₃O₄-Mn O₂良好的催化氧化性能与其高的吸附氧物种浓度、良好的低温还原性以及Co₃O₄与Mn O₂的强相互作用有关。（2）采用三维有序介孔二氧化硅（KIT-6）模板法和聚乙烯醇（PVA）保护的硼氢化钠还原法制备了meso-Mn₂O₃及其负载Au、Ru和Au Ru合金纳米催化剂（0.49 wt%Au/meso-Mn₂O₃、0.48 wt%Ru/meso-Mn₂O₃和0.97 wt%Au Ru/meso-Mn₂O₃（Au/Ru摩尔比=0.98））。结果表明,在所有催化剂中,0.48 wt%Ru/meso-Mn₂O₃和0.97 wt%Au Ru/meso-Mn₂O₃对甲烷氧化具有最高的催化活性(当空速为20000 m L/（g h）时,T_90%=530-540℃),但后者比前者拥有更好的热稳定性。此外,还发现引入水蒸气或二氧化碳引起0.97 wt%Au Ru/meso-Mn₂O₃催化剂的部分失活是可逆的。因此,可以认为0.97 wt%Au Ru/meso-Mn₂O₃良好的催化活性和热稳定性与其载体表面呈高分散态的Au Ru合金纳米粒子（2-5 nm）、高的吸附氧物种浓度和良好的低温还原性有关。（3）采用PMMA模板法、等体积浸渍法和PVA保护的硼氢化钠还原方法制备了3DOM Mn Co₂O₄负载Co₃O₄和Au Pd（x Au Pd_z/y Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄;x=0.56-1.98 wt%,z=1.9-2.1,y=4.80-24.36 wt%）催化剂。结果表明,x Au Pd_z/y Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄催化剂具有高质量的3DOM结构,比表面积为26.5–53.1 m²/g,且Au Pd_z纳米粒子（4.6–5.8 nm）高分散于载体表面。在所有催化剂中,1.98Au Pd_2.1/18.20Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄的催化活性最高:当空速为40000 m L/（g h）时,对甲烷氧化的T_10%、T_50%和T_90%分别为262℃、340℃和408℃。水蒸气或二氧化碳的引入导致1.98Au Pd_2.1/18.20Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄催化剂发生部分失活,且该失活为可逆失活。基于表征结果和活性数据,可认为1.98Au Pd_2.1/18.20Co₃O₄/3DOM Mn Co₂O₄的良好催化性能与其高的吸附氧物种浓度、良好的低温还原性以及Co₃O₄或Au Pd_2.1合金与3DOM Mn Co₂O₄载体之间的强相互作用相关。