随着近些年我国经济的迅猛发展,工业和制造业的规模得到了大幅度的提升,然而伴随而来的是久居高位不下的挥发性有机化合物（简称VOCs）的排放量。VOCs的排放不仅会对环境造成影响,形成雾霾、破坏臭氧层,还对人体健康有着巨大的危害。因此解决VOCs的排放问题迫在眉睫。目前的治理手段中,催化氧化法是最环保和高效的处理方式,而它的核心在于对高效的催化剂材料的选择。本文通过水热法合成了以膨胀石墨（简称EG）为载体、MnO₂为活性组分的新型MnO₂/EG复合催化剂,通过一系列表征测试分析了材料的结构、形貌和化学性质。同时,以甲苯为VOCs特征污染物,引入微波加热辅助催化的方式研究了材料在微波反应器和管式炉的两种不同加热方式下,催化剂对甲苯的催化氧化活性,并且通过改变反应的气体空速、甲苯初始浓度和气体相对湿度,研究了催化剂的适用范围并对催化反应的反应动力学进行了计算,结合表征结果对催化反应进行了详细的分析。本文的主要内容与结论如下:（1）本文采用水热法合成了新型的MnO₂/EG催化剂并进行了一系列的表征测试,SEM和XRD表征结果显示,水热法合成了线状的结晶度良好的β-MnO₂,并且EG的加入不仅提高了活性组分的分散度还降低了颗粒的团聚现象。BET和润湿性测试显示,EG作为载体能够有效提高催化剂的比表面积和疏水性,使其比表面积达到了31.63m²·g^-1,静水接触角变为57.85°,分别为MnO₂的3.88倍和6.94倍,这有助于提高对甲苯的吸附能力和耐水性能。FTIR、XPS、H₂-TPR、Boehm法等测试结果表明,EG的加入不仅提高了材料的物理性质（如导电性）,还改变了催化剂的化学组成,使得材料中氧物种含量增多、Mn³⁺/Mn⁴⁺比例升高和低温还原温度降低,这对于催化活性的提升有着重要的帮助。（2）在管式炉加热条件下,MnO₂/EG表现出很高的催化活性,MnO₂/EG（1:1）能够在274℃下完全氧化2500ppm的甲苯气体,相对于MnO₂它的T₁₀₀降低了91℃。对反应的动力学进行分析表示,MnO₂/EG材料的反应活化能也有明显降低达到了56.44k J·mol^-1。通过改变反应的条件后发现,复合材料拥有比MnO₂更强的耐水能力和更高的催化剂热稳定性。这证明了EG的加入能够提高材料的氧物种含量、晶格氧迁移速率和晶体表面缺陷程度,为提高催化氧化甲苯的活性产生了积极的作用。（3）在微波加热条件下,研究了制备出的两种材料和EG对甲苯的催化活性,并且通过VNA测试定性研究了材料对微波的吸收能力。研究结果表示,微波能够有效提高催化剂的活性,降低反应温度,MnO₂/EG（1:1）在215℃下即可完全氧化2500ppm的甲苯,并且EG的加入极大的提高了材料的吸波能力。为了探究两种加热方式对催化剂的影响,在微波加热条件下通过改变反应的条件、计算反应的动力学对不同材料的催化活性进行了分析,最后与管式炉加热进行对比。结果显示微波加热辅助催化能够大幅度的提高材料催化活性、降低反应活化能、增大材料耐水性能和延长催化剂的寿命,并且能够大幅降低催化反应的能耗。在微波加热条件下,MnO₂/EG（1:1）的T₁₀₀降低了59℃,反应活化能降低了19.88k J·mol^-1,并且材料还能解决水分子与甲苯产生竞争吸附而造成的活性下降的问题,具有较高的应用价值。