随着国家环保监管的日趋严格,垃圾焚烧烟气中的污染物排放受到人们的高度关注。垃圾焚烧烟气中不仅有NOx、HCl、SO2等无机污染物,还有剧毒的二噁英类物质。《生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2014）》将垃圾焚烧烟气中二噁英的排放标准限定在0.1 ng TEQ/m~3。目前垃圾焚烧烟气中二噁英的排放控制主要是活性炭喷射与布袋除尘相结合的方法,而该种方法仅仅实现了污染物的转移,并没有将二噁英彻底降解。催化降解技术是一种极具发展潜力的技术,特别是钒基催化剂催化活性高、稳定性好,已经被应用于氯代有机污染物的催化降解。但以往的研究往往在实验室简单气氛下以氯苯作为模型分子进行研究,忽略了烟气中复杂组分的影响,同时忽视了二噁英分子结构中氧杂环的作用。本文开展催化剂载体改性以及在多种气氛条件下对污染物降解进行研究,通过实验和理论的方法研究二噁英分子结构中氧杂环在催化降解过程中的作用,并利用BET、XPS、XRD、H2-TPR和NH3-TPD等多种表征手段研究催化剂反应前后的物理化学性质,探索影响催化剂催化活性的机理。得出的主要结论有:1)使用工业产品德固赛P25和Cristal公司的PC105和PC500分别作为催化剂载体制备V2O5/Ti O2催化剂,发现酸性Ti O2载体制备的催化剂具有更优良的物理化学特性,对1,2-二氯苯也具有更好的催化活性。其中PC500制备的Ts V催化剂在250℃时可以将1,2-二氯苯完全降解。在V2O5/Ti O2催化剂中添加活性组分Mo,发现Mo与V的摩尔比为1时催化剂活性最高,而继续增加Mo的比例催化剂表面检测到了大量的晶体结构,同时Mo的添加减少了活性组分V在催化剂表面的分布。催化剂长时间降解氯苯的实验发现,反应后的催化剂与新鲜催化剂物化性质没有发生改变,证明了催化剂的稳定性。2)研究多种气氛下催化剂的降解效果,发现H2O的添加对不同催化剂表现出不同的效果,气氛中水含量5 vol.%的情况下,H2O的添加对V2O5/Ti O2催化剂具有明显的促进作用,却降低了V2O5-Mo Ox/Ti O2的催化降解效果,主要是因为Mo的添加降低了H2O与反应后的Cl离子的反应,减缓了脱附过程。在气氛中添加SO2,不同催化剂的降解效率均有一定程度的提升,其中Ts VMo催化剂的提升十分有限。气氛中的SO2在催化剂表面生成了酸性位点,而酸性Ti O2载体中已经存在有大量的酸性位点,因此SO2的添加仅仅对提升TVMo催化剂活性有明显作用。NO添加后催化活性明显提高,且催化活性随着NO浓度的增加而提高,分析其作用机理,NO与气氛中的O2反应生成NO2,NO2氧化性极强,对氯苯的催化降解具有促进作用。而NH3与氯苯在催化剂表面发生竞争吸附,减少了氯苯在活性位点吸附的可能,催化降解效率下降。Mo的添加降低了钒钛催化剂对二噁英的降解效果,使用酸性载体Ti O2则明显促进了二噁英的催化降解。将催化剂用于实际垃圾焚烧烟气中二噁英的降解,由于实际烟气中组分复杂,二噁英催化降解效率下降。3)二噁英分子结构中不仅存在氯代的苯环,还存在连接两个苯环的氧杂环结构,氧杂环结构与呋喃分子结构相似,不同的是二噁英结构中C-O键连接的是两个苯环,为了选择相似的结构,本文分别研究了呋喃和2,5-二甲基呋喃的催化降解。实验发现,两种物质均极易吸附在催化剂表面,通过饱和吸附后测试其降解效率,呋喃在250℃完全降解。在氯苯降解过程中添加呋喃,呋喃在催化剂表面吸附阻碍了氯苯的吸附,只有当呋喃完全降解后氯苯才开始发生降解反应。以上结果表明在C-Cl键和氧杂环在催化剂表面吸附的竞争中,氧杂环更具有优势。气氛中添加2,5-二甲基呋喃后,二噁英的脱除效率和降解效率均下降,并且随着2,5-二甲基呋喃浓度的提高,脱除效率和降解效率持续下降。初步研究了催化滤料的制备,发现喷射法可以将催化剂颗粒均匀地分散于滤料中,后续可以通过提高催化剂含量提高降解效率。4)利用密度泛函理论,建立V2O5（010）模型,研究V2O5对2,3,7,8-TCDD的吸附过程发现,催化剂表面对2,3,7,8-TCDD气体具有高吸附活性,因为整个表面可获得高活性吸附位点密度,这将有利于提高负载V2O5的催化剂的催化能力。2,3,7,8-TCDD的氧原子与表面钒位点吸附呈现出最低的Ead值,和最短的O-V的吸附键键长,因此认为O-V是稳定且可能的吸附结构,这与氧杂环容易吸附在催化剂表面的研究结果一致。