近年来,科学技术飞速发展,人类赖以生存的全球环境正面临越来越大的威胁。随着各类有机物在生活中的广泛应用,挥发性有机物（VOCs）已经成为大气中污染物的主要来源,不仅污染了生态环境,而且严重威胁人体健康,因此迫切需要研究和开发可以高效净化VOCs的新材料和新技术。在催化材料技术领域,光催化技术与热催化是最主流的两种技术,但是热催化技术与光催化技术在催化领域有各自的优缺点,与光催化技术相比,热催化技术往往更高效,但是能耗更多。光催化技术环保节能,但是往往催化速率较慢,效率有限。因此,希望能集合光催化技术和热催化技术的优点,制备一种具备光热协同作用的催化剂。此外,目前关于气相有机污染物降解的研究大多在密闭环境下进行,而在实际生活中,污染物大多是流动性的,所以本文通过自制实验装置,模拟实际生活中的污染环境,针对性地对流动性气相有机污染物的降解进行了研究。本文选取石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为光催化剂,分别选取不具备光催化作用的过渡金属（锰基）氧化物与具备光催化作用的稀土元素（铈基）氧化物作为热催化剂,通过一步高温煅烧法制备了两种具有光热协同催化作用的复合催化剂（MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂与CeO₂/g-C₃N₄复合催化剂）,成功地将光催化技术与热催化技术耦合到一起。与相同条件下制备的纯MnO_x催化剂相比,MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂热催化效率大大增强。不仅如此,MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂的光热协同催化,相较于其单独热催化,低温段的催化效率明显增强,最佳活性温度区间向低温区移动了30℃,高温活性区间延长,光热协同效果明显。CeO₂/g-C₃N₄复合催化剂光热催化与热催化相比,开启温度降低了35℃,低温段（100℃-140℃）的光热催化速率为热催化速率的4倍,最佳活性温度区间向低温区移动了70℃,光热协同效果明显。以MnO_x/g-C₃N₄复合催化剂为例,其光热协同催化机理为:热催化遵守Mars-Van Krevelen机理,MnO_x既是热催化中心,又是氧气的吸附中心,整个反应过程中热催化循环过程分为两个过程,还原过程为高价态的MnO_x（MnO₂、Mn₂O₃）与IPA反应生成丙酮、水和低价态的的MnO_x（MnO）,氧化过程为低价态的MnO_x（MnO）与表面吸附氧反应生成高价态的MnO_x（MnO₂、Mn₂O₃）。在MnO_x上进行氧化反应时,气相氧吸附在催化剂的表面,与表面离子相互作用并不断得到电子,由亲电子的O₂^-变为亲核的晶格氧O^2-,整个过程中吸附氧和晶格氧可以进行可逆转换,形成热催化循环。当MnO_x与g-C₃N₄形成异质结后,MnO_x中的MnO与g-C₃N₄能级匹配,光激发g-C₃N₄产生光生电子空穴对,光生空穴被MnO_x晶格氧束缚,参与氧化IPA,形成更多的氧空位。而光生电子转移到MnO表面,与表面吸附氧生成活性氧,表面氧与活性氧共同氧化低价态的MnO,加快了生成高价态的MnO_x（MnO₂、Mn₂O₃）的速率。此外,形成异质结后,光生空穴被MnO_x晶格氧束缚,减少了光生载流子的重组复合,而且随着温度的升高,氧离子的电导率会增大,温度的升高加速了氧离子的迁移速率,这样光生空穴和电子的分离效率也会增大,产生更多的光生空穴和电子,参与到催化过程,进一步提升催化效率。