至今为止,虽然在碳催化剂/过硫酸盐领域已经提出了自由基机制和非自由基机制,但由于各种碳催化剂的复杂性和其他影响因素,使得碳催化剂激活过硫酸盐的机制仍然没有统一的结论,存在较大争议。而且,在涉及单线态氧或络合物产生的非自由基机制的研究中,非自由基的具体产生过程及具体氧化机理仍然是模糊的。此外,针对碳催化剂/过硫酸盐的机理研究一般是在水相中进行的,而气/液二相和气/固/液三相反应中的界面物理化学性质与碳催化剂/过硫酸盐体系用于水相反应时的液固界面性质有本质区别,催化体系与污染物的反应可能发生在催化剂表面或者气液界面。尽管通过表征手段可以确定体系中存在的活性氧物种、材料表面的官能团变化等,但是活性氧物种具体的成因和反应位点难以确定。通过实验和理论计算结果的结合有助于更好地确定反应位点,促进对机理的深入探索。因此,本文选用多壁碳纳米管（MWCNTs）作为代表性碳催化剂,测试了MWCNTs/过一硫酸氢钾（PMS）耦合水溶液体系催化去除气态挥发性有机污染物（VOCs）的性能,并通过实验结合理论计算详细阐述了基于单线态氧和络合物的非自由基途径去除VOCs的机理,提出了相应的实际适用场景。目前主要研究成果如下:（1）MWCNTs/PMS耦合水溶液体系对气态VOCs显示出优异的去除性能。苯乙烯的去除效率稳定在98%以上,平均矿化率在前两小时内为76%。对甲苯、苯、乙酸乙酯的去除率保持在90%,91%和100%,平均矿化率在前两小时内分别为88%,75%,和66%。通过往MWCNTs/PMS耦合水溶液体系重复添加PMS,在32小时内对苯乙烯的去除率保持在79%以上,重复添加PMS性能无法恢复到初始状态可能与MWCNTs失活有关。MWCNTs/PMS耦合水溶液体系同时去除苯乙烯、甲苯的去除率几乎与单独去除苯乙烯、甲苯时一致,并且通过添加PMS含量可以提高系统对VOCs的矿化率。（2）阐明了MWCNTs/PMS耦合水溶液体系的非自由基氧化机制。通过淬灭实验、电子顺磁共振（EPR）、拉曼实验,得出MWCNTs/PMS耦合水溶液体系同时形成氧化性络合物MWCNTs-PMS*和单线态氧（~1O2）用于去除VOCs。通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼和密度泛函理论（DFT）计算,证明MWCNTs表面的羰基（C═O）为形成氧化性络合物MWCNTs-PMS*和~1O2的活性位点。基于质子传递反应飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）的结果,得出~1O2在苯环的开环中发挥关键作用,并提出了苯乙烯在该系统的可能的降解路径。通过DFT计算进一步解释了MWCNTs-PMS*氧化苯乙烯的机制,MWCNTs表面吸附PMS分子后电学性质改变,比MWCNTs更容易接收VOCs的电子,从而促进VOCs的氧化。通过实验和DFT计算,确定了苯乙烯在MWCNTs/PMS耦合水溶液体系中的降解过程:苯乙烯在MWCNTs的作用下,容易通过气液传质进入到溶液中,苯乙烯的富电子位点——乙烯基上的碳原子容易将电子转移给吸附在MWCNTs表面的PMS并转化为苯环,同时被~1O2氧化,最后在~1O2的作用下矿化为CO2和H2O。（3）提出了MWCNTs/PMS耦合水溶液去除VOCs的适用场景。~1O2和络合物MWCNTs-PMS*同时存在的MWCNTs/PMS耦合水溶液系统可能更适合处理芳族烃。在实际应用中,应尽量避免一些无机阴离子,如H2PO4-、Cl-的引入,以免影响体系对VOCs的去除效果。