城市空气污染作为一个新兴的环境卫生问题，遍布于全世界的很多城市。城市空气污染物的主要来源为工业废气、机动车尾气和汽油在搬运、储存的蒸发损失等。因此，苯（Benzene）、甲苯（Toluene）和二甲苯（Xylene）等（以下简称为BTXs）这类城市空气污染物随处可见，存在于大气中，也存在于室内环境。据报道，长期在BTXs环境中生活会导致急性和慢性中枢神经系统、呼吸系统、心血管和肾脏疾病。 BTXs正不断地吞噬着人们的生命。众多治理BTXs技术中，催化燃烧法因其高效、环保等优点而广泛采用。催化燃烧技术最关键之处是催化剂的制备。本文实验以邻二甲苯（o-xylene）为目标处理物，研制出一系列低温高活性催化剂。实验结果如下：（1）采用氧化还原共沉淀法，以高锰酸钾（KMnO₄）为氧化剂，乙酸锰（Mn（Ac）₂）、丙酸锰（Mn（CH₃CH₂COO）₂）、硝酸锰（Mn（NO₃）₂）、硫酸锰（Mn（SO₄）₂）为还原剂，制备出一系列α-MnO₂（分别标示为Mn-A、Mn-B、Mn-C和Mn-D）。探究了二价锰盐种类、体系pH值和反应物的滴加顺序对催化剂结构和性能的影响。研究发现Mn-A、Mn-B和Mn-C可在210℃使邻二甲苯完全转化为CO₂和H₂O，较Mn-D的完全氧化温度降低了30℃。X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（IR）、比表面积测试（BET）、热分析（TG）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDX）、X射线光电子能谱（XPS）以及化学分析法测定结果显示，Mn-A、Mn-B、Mn-C和Mn-D均为介孔的α-MnO₂，同时形貌为不同尺寸的纳（或微米）颗粒。由于四种催化剂具有不同的表面结构和组成产生了这样的催化结果。Mn-A和Mn-B表面羟基或水含量少，高钾的含量使其Mn-O-Mn键间的氧容易释放出来，同时热重结果显示，其晶格氧的流动性很强；这些特点可能是其活性较高的主要原因。相对于Mn-A和Mn-B，Mn-C含有丰富的表面羟基或表面氧，Mn³⁺和Mn⁴⁺比例适中，使其Mn-O-Mn键间的氧容易释放出来，同时其层级结构使其比表面积较大，因而具有好的催化活性；尽管Mn-D与Mn-C具有相似性质，但晶格氧流动性较差而且表面氧的含量相对较少，这可能导致了其活性较差。（2）采用水热非均相反应合成法，以高锰酸钾（KMnO₄）和自制的磷酸锰（MnPO₄）为原料，制备出三维层网状介孔α-MnO₂。探究了反应物摩尔比、反应温度、焙烧温度及反应时间对催化剂的影响；发现在反应物摩尔比1:1、反应温度为180℃、反应时间为48h的条件下，制备出三维层网状系列介孔α-MnO₂。通过XRD、IR、BET、SEM、EDX以及化学分析法测定，结果显示所制备的材料为隐钾锰矿型八面体分子筛的α-MnO₂，且比表面积和孔径分别为153.12m2/g和18nm，同时锰的平均价态为+4。深入探究了形貌形成机理，发现产物中存在的PO₄^3-对其三维层网状的形成起了至关重要的作用。（3）采用回流KOH法和水热法对介孔三维层网状结构的隐钾锰矿型八面体分子筛的α-MnO₂进行改性，分别制备了颗粒和片附着到三维层网结构的α-MnO₂和Ce-Mn-O复合材料。在回流KOH法中，探究了不同K/Mn原子比对催化剂结构和性能的影响，活性测试发现K/Mn原子比为0.5/1时，可在240℃使邻二甲苯完全转化为CO₂和H₂O；在水热法制备Ce-Mn-O复合物中，探究了不同Ce/Mn原子比制备的Ce-Mn-O复合材料的结构和催化性能，活性测试发现在Ce/Mn原子比为0.1/1时，可在270℃使邻二甲苯完全转化为CO₂和H₂O。本论文得到国家自然科学基金（No.21147004）、河北省自然科学基金（No.B2013205100）和河北师范大学重点基金（No.L2010Z06）的资助。