工业源挥发性有机物(Volatileorganiccompounds，简称VOCs)不但自身具有致癌、致畸和致突变等危害，而且苯系物等VOCs作为有机气溶胶的重要前体物，在中国南方空气湿润地区被认为是生成PM2.5的主因。当前蓄热式催化氧化技术被认为是处理高流量、中低浓度和成分复杂的工业源VOCs的最优方法，其核心就是在规整基底(如蜂窝陶瓷或金属等)上负载贵金属制备的贵金属基整体催化剂。但该类催化剂存在制备成本较高和反应热稳定性较差等缺点，限制了其在VOCs净化中的应用。
　　本论文选择铝蜂窝和堇青石陶瓷蜂窝两种不同材质的规整基底，采用限域负载技术，控制贵金属微晶在基底表面形成的三维网格薄层中可控生长，以期在减少贵金属用量的同时提升催化剂低温活性。具体研究内容如下：
　　当使用铝蜂窝作为金属材质规整基底时，利用金属铝基底自身的还原性与钯前驱体液发生静电置换反应，通过简单的一步法过程在使金属基底表面形成凸凹起伏且具有一定孔洞结构的三维网格薄层的同时，完成贵金属活性组分颗粒在形成的薄层中限域沉积负载。通过SEM、EDS、XPS、ATR-FTIR、N2-吸脱附等温线和TEM等系列表征手段，证明铝基底表面形成的三维网格薄层主要是由原位生成的AlOOH纳米片相互交错排列而成，薄层厚度约200～500nm，且具有丰富的介孔结构(1～15nm)；钯纳米颗粒主要在三维薄层的AlOOH纳米片上均匀分布，颗粒直径可有效控制在10nm以下。而且，对铝基底通过酸洗前处理预先去除表面致密氧化膜，可以促进铝基底表面与形成的AlOOH三维薄层的结合牢固度，提升薄层在反应中的稳定性。当选用具有不同配体的钯络合物离子作为钯前驱体液时，钯络合物稳定常数的不同会显著影响制备过程中AlOOH纳米片生成速率和金属钯颗粒沉积速率的平衡关系，导致铝基底表面不同的AlOOH薄层微观结构和Pd组分分散情况，其中选择Pd(EDTA)2+作为钯前驱体液制备的样品的综合性能最优。在以甲苯为探针的VOCs催化氧化反应中，制备的Pd-AlOOH/铝蜂窝整体催化剂表现出优越的低温深度净化性能：在钯负载量很低(0.02～0.10wt.%)时，都可维持在160～180℃起燃，在220～250℃达到完全净化。进一步研究发现，采用相似的制备方法，在不同规格的金属铝基底(如铝片、铝箔和铝蜂窝)上负载不同类型贵金属(如Pt和Pd)制备整体催化剂时，都得到了相似的三维网格薄层结构、限域效果和催化性能，表明该方法具有较好的普适性。
　　当使用堇青石蜂窝作为陶瓷材质规整基底时，先在堇青石基底上通过水热法原位生长锰氧化物纳米片，并控制其相互交错分布在基底表面形成三维网格薄层。通过XRD、SEM、EDS和TG/DSC表征分析发现，在优化水热温度100℃、水热时间12h和醋酸浓度0.1mol/L条件下，在堇青石基底表面形成的三维网格薄层主要由δ-MnO2纳米片组成，网格孔洞尺寸为10～80nm，且具有很好的热稳定性。在此基础上，首先引入化学镀技术，在堇青石基底表面形成的MnO2三维网格薄层中通过化学镀控制钯颗粒限域生长；该方法虽然可方便实现钯微晶的可控生长，但是预沉积在基底表面的钯晶种会对后续的锰氧化物原位生长产生较大影响。接着换用原位还原技术，在基底表面形成MnO2薄层后，才通过硼氢化钠原位还原方式在薄层孔洞中生成钯晶种，并控制钯微晶不断长大；该方法虽不会影响MnO2三维网格薄层的结构，但很难实现钯微晶的可控生长。最终，把两种方法结合形成了原位生长+原位还原+化学镀的联合制备技术；通过表征分析发现，该方法可以很好地实现在堇青石蜂窝基底表面先原位生长形成MnO2三维网格薄层，再原位还原生成钯晶种，接着通过化学镀使钯微晶围绕钯晶种限域可控生长，得到的钯颗粒直径可有效控制在20nm以下。而且，研制的Pd-MnO2/堇青石蜂窝整体催化剂，在以甲苯为探针的VOCs催化氧化反应中也表现出优越的低温深度净化性能：在钯负载量为0.03～0.05wt.%时，即可在230～260℃实现完全净化。