大气环境引起了人们越来越多的关注,而治理大气污染首要治理VOCs(Volatile Organic Compounds挥发性有机污染物)。利用催化燃烧法将VOCs深度氧化为二氧化碳和水,是治理VOCs污染的有效方法。而催化燃烧法的关键在于研究制备高效催化氧化性能的催化剂。本论文利用高锰酸钾和不同醇在室温下反应,制备出不同形貌的α-Mn O2催化剂。这些催化剂用于对目标污染物邻二甲苯催化氧化性能探究。研究了具有高催化性能的四方体形貌α-Mn O2催化剂的形成的原因。并利用XRD(X射线衍射)、BET(比表面积测定)、H2-TPR(程序升温还原)、SEM-EDX(扫描电镜-X射线能谱分析)、IR(红外光谱仪)等表征手段对Mn O2催化剂进行了分析。具体内容如下:(1)以高锰酸钾与一系列醇(乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正辛醇、异丙醇、异丁醇、仲丁醇、异戊醇、苯甲醇、环己醇)在室温下反应,通过适宜的焙烧温度,均得到α-Mn O2催化剂。上述系列醇对应的催化剂分别表示为:Y-Mn O2-400℃、B-Mn O2-400℃、D-Mn O2-400℃、W-Mn O2-400℃、X-Mn O2-400℃、YB-Mn O2-400℃、YD-Mn O2-450℃、ZD-Mn O2-400℃、YW-Mn O2-450℃、BJ-Mn O2-400℃、HJ-Mn O2-450℃。SEM表征结果显示,α-Mn O2形貌分为纳米颗粒、纳米棒、四方体、纳米丝四类。催化剂Y-Mn O2-400℃、B-Mn O2-400℃和YB-Mn O2-400℃形貌为纳米颗粒;催化剂YD-Mn O2-450℃、ZD-Mn O2-400℃和YW-Mn O2-450℃形貌为纳米棒;而催化剂D-Mn O2-400℃和W-Mn O2-400℃形貌是混合状态,含有一些纳米棒和纳米颗粒;催化剂BJ-Mn O2-400℃和X-Mn O2-400℃形貌为四方体,不同的是BJ-Mn O2-400℃四方体大小均一,X-Mn O2-400℃四方体团聚成球;催化剂HJ-Mn O2-450℃形貌为纳米丝。通过H2-TPR得出不同形貌的α-Mn O2催化剂的还原能力依次递增:纳米丝-Mn O2<纳米棒-Mn O2<纳米颗粒-Mn O2<四方体形貌-Mn O2。催化活性测试结果表明,四方体形貌的催化剂BJ-Mn O2-400℃在180℃时将邻二甲苯完全催化氧化为二氧化碳和水,且低温下也有良好的催化性能。不同形貌结构的α-Mn O2催化剂氧化邻二甲苯性能活性与还原能力一致。(2)针对四方体形貌催化剂α-Mn O2具有良好的催化氧化性能,尤其是催化剂BJ-Mn O2-400℃对邻二甲苯催化氧化性能最佳。故在高锰酸钾/苯甲醇体系中,改变实验条件探究了四方体形貌形成的原因:1.最佳的反应摩尔比,高锰酸钾与苯甲醇摩尔比为1:1时,制备的α-Mn O2催化剂为四方体形貌,苯甲醇过量(理论反应摩尔比4:3),能够保证模板剂足量,起到模板的作用。2.合适的反应温度,在室温或冰水浴的条件下,有利于形成四方体结构。3.适宜的焙烧温度,制备催化剂的焙烧温度为400℃时,能形成四方体形貌的α-Mn O2。(3)初步探究α-Mn O2催化剂形成四方体形貌的模板剂。在高锰酸钾/正丁醇体系中,改变了反应摩尔比,提高焙烧温度,实现了系列催化剂的形貌从纳米棒转变为四方体。说明正丁醇不是模板剂,而正丁酸根能够起到形成四方体形貌的模板剂。而高锰酸钾/仲丁醇体系,改变实验条件后,系列催化剂形貌仍为纳米棒,再次说明醇自身不是模板剂,若氧化产物没有有机羧酸根便起不到模板剂的作用。然后,在KMn O4-仲丁醇体系中,掺杂适量的苯甲酸钾,观察到催化剂的形貌变为类似四方体团聚成的球状,并且催化氧化邻二甲苯的活性有了明显的提高。证明了有机酸根是四方体形貌的模板剂。另一方面,苯甲胺或其氧化产物不能做为形成四方体形貌的模板剂。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。