工业发展导致全球塑料的生产量逐年增长。2019年全球塑料总产量约为3.68亿吨,其中大部分最终将成为废弃物。聚氯乙烯（PVC）是世界上第二大热塑性塑料产品,在废弃塑料中约占12.8%。聚氯乙烯含氯量高达56%,回收利用十分困难,寻找废弃聚氯乙烯高值化利用的新途径成为当前学术界和工业界共同关注的问题。本文采用低温有氧预处理加速聚氯乙烯的脱氯进程,进一步通过催化热解制得较高产率的碳纳米管材料,具有一定创新性。重点探讨了聚氯乙烯在低温有氧条件下的热解脱氯过程和Fe基催化剂催化脱氯PVC热解制备碳纳米管的机制,主要研究工作如下:首先,从不同预处理氧浓度和温度等角度探讨低温有氧预处理对聚氯乙烯脱氯产物特性及热解过程的影响,研究表明:聚氯乙烯热解分为两个阶段,第一阶段在250-320℃,第二阶段在410-550℃。氧的引入加快了第一阶段HCl的释放进程,提高了第二阶段的炭产率。有氧预处理的聚氯乙烯热解第一阶段（250-300℃）的活化能较无氧预处理的总体上是增加的,且随氧气浓度的上升而先增后减,热解第二阶段（420-500℃）的活化能远小于第一阶段。对比无氧预处理的油品,可以发现有氧预处理时产生了更多种类的多环芳烃,三环产物的占比随氧浓度上升而增加。为进一步了解脱氯聚氯乙烯热解产物的组成和热解过程,在固定床上开展了预处理后的脱氯聚氯乙烯热解实验,研究了不同预处理氧浓度、不同反应温度对聚氯乙烯热解的影响。发现有氧预处理样品的炭产率比无氧预处理样品的高45%,其中氧浓度为20%,热解温度为600℃时的炭产率最大,为18.28%。对比无氧预处理的热解油,有氧预处理的油品中多环芳烃及其衍生物的数量与种类随氧浓度的上升而逐渐增加,出现了更多在无氧预处理样品中没有的重质芳烃。热解温度从500℃上升到700℃,热解油由汽油组分向柴油组分转变。热解气中CH4和C2H6气体含量高,H2含量低,对比无氧预处理样品,经过预处理,样品的CH4占比从46.03%上升到78.58%。C2H6在无氧预处理时占比12.57%,随着预处理氧浓度升高,逐渐降低到1.03%。热解温度从500℃升高到700℃,CH4浓度大幅度降低,H2浓度明显升高。说明在500-550℃时,聚氯乙烯热解不完全,600℃之后,聚氯乙烯的热解较为彻底。选取Fe-Al2O3,Fe-Mg O,Fe-TiO2三种Fe基催化剂,以预处理后的脱氯聚氯乙烯为原料,在两段式固定床上开展了催化热解制备碳纳米管的实验。研究发现Fe-Al2O3催化聚氯乙烯得到的炭产率以及碳材料品质最好,有氧预处理聚氯乙烯制得的碳纳米管无论产量占比还是石墨化程度都比无氧预处理的样品好,其中20%预处理氧浓度得到的碳纳米管比例最高,为62.98%,优于使用相同催化剂的高抗冲聚苯乙烯（HIPS）和通用聚苯乙烯（GPPS）,石墨化程度最好,优于使用相同催化剂的聚丙烯（PP）。对比无氧预处理的热解油,随着预处理氧浓度的上升,菲的占比从20.42%下降到14.70%,萘成为主要成分,占比从17.53%上升到43.79%。较低温度下热解油以2环产物为主,随着反应温度的升高,3环产物成为主要成分,4环以上产物增多,高温使得油品组分由轻质向重质发展。经低温有氧预处理的样品气体产物中的H2含量比未经预处理的高得多,20%氧浓度预处理样品的H2含量达到70 vol%。对比不同预处理温度和热解温度,发现预处理温度为280℃和热解温度为600℃的石墨峰最为尖锐,拉曼图谱中ID/IG值最小,此时生成的碳纳米管性能最好。