低温催化氧化技术处理挥发性有机物(VOCs)具有极大的应用潜力，锰氧化物表现出较好的催化性能。针对填补目前实际应用中缺乏的廉价、高效、寿命长的非贵金属催化剂的空缺，本文致力于提高MnO2催化氧化性能。利用三种不同的改性方法，可控合成了具有特殊微观结构的MnO2催化剂，阐明催化剂结构与催化效果间的构效关系。利用in-situDRIFTS技术动态追踪反应物、中间产物和终产物演变过程，揭示不同的MnO2催化剂催化降解甲苯的反应机理。这将为制备高效分解甲苯的MnO2催化剂的理论设计提供理论指导，还可为低温催化氧化技术用于挥发性有机物分解提供理论支撑。
　　本文以甲苯为目标污染物，采用固定床连续流装置评价催化剂的性能，利用特定晶面暴露、真空再热处理增加氧空位、材料复合等手段对MnO2进行调控。通过水热反应过程合成MnO2催化剂，初步探讨了MnO2催化剂特定晶面暴露、氧空穴及核壳结构对其催化降解甲苯性能的影响。详细的研究成果如下：
　　(1)特定晶面暴露对MnO2材料催化降解甲苯性能的影响。采用一步水热法制备了特定暴露晶面分别为(110)，(210)和(310)面的一系列α-MnO2催化剂，考察了不同的暴露晶面对α-MnO2催化氧化甲苯的影响。采取实验表征与DFT理论计算相结合的方式，对催化剂的性质及效能进行了分析和阐述。其中，特定暴露晶面为(210)面的α-MnO2催化剂表现出最佳的催化性能，在140℃即可实现甲苯的完全降解。实验和表征的结果表明，在α-MnO2-210催化剂的独特的原子排列增强了电荷的分离和转化，促进了活性氧的形成和甲苯的活化，这可能是α-MnO2-210表现出优异的催化氧化性能的原因。
　　(2)真空再加热处理增加氧空位对α-MnO2催化剂催化降解甲苯性能的影响。采用水热合成法制备α-MnO2催化剂，将400℃焙烧后的催化剂在真空条件下进行再热处理，真空再热处理的温度分别为140、180和200℃。考察了真空条件下不同温度处理得到的各样品的催化性能。结果发现，180℃处理后的α-MnO2样品具有最佳的催化性能，在275℃下实现完全转化甲苯，比未再热处理的α-MnO2完全降解甲苯的温度降低了30℃左右。表征结果显示，真空条件下再热处理手段有利于增加α-MnO2催化剂表面氧空穴，从而有效提高α-MnO2催化剂的催化性能。
　　(3)核壳结构LaMnO3@α-MnO2复合催化剂对甲苯降解性能的影响。采用水热法，合成α-MnO2的过程当中，分别加入0.175、0.35和0.525g的LaMnO3，原位合成了具有核壳结构的LaMnO3@α-MnO2复合材料。其中，LaMnO3添加量为15%时得到完整核壳结构的LaMnO3@α-MnO2复合催化剂，添加量为10%时可以得到半封闭核壳结构的LaMnO3@α-MnO2复合催化剂。活性结果显示LaMnO3@α-MnO2-10表现出最佳的催化活性，在225℃下实现完全转化甲苯。表征结果显示，适当量的LaMnO3与α-MnO2以核壳结构的形式复合增加了α-MnO2催化剂表面活性氧物种的数量，增大了接触界面，提高了其氧化还原能力，从而增强了α-MnO2催化剂催化氧化甲苯的性能。