随着化学工业的飞速发展和人类活动的增加，近年来环境污染问题逐渐突现出来并直接威胁、影响到人类的生存环境及生活质量，其中易挥发性含氯有机化合物(CVOCs)是大气污染物的主要来源之一。 随着化学工业的迅速发展，含氯有机废气作为反应中间物或副产物被大量直接排放至空气中，严重威胁到人类的生存环境和健康。由于科技水平的限制和人类活动对这些产生污染物行业和过程的依赖性，目前还不能从源头上解决CVOCs污染的产生，而只能采用后处理方法(如直接焚烧法等)消除已经产生的污染物。在现有的众多处理技术中，催化燃烧法是消除CVOCs污染的有效方法之一，具有设备简单、能耗低、消除效果好、无二次污染产生等特点。 传统的CVOCs催化燃烧催化剂主要有三类，即负载型贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂以及固体酸催化剂，尽管这些催化剂对于CVOCs的催化燃烧均表现出一定的效果，但活性较低、催化剂寿命较短、易产生具有二次污染的多氯有机化合物等缺点。 本文选择我国资源丰富且价格低廉的稀土氧化物作为CVOCs催化燃烧的主催化剂，以三氯乙烯(TCE)催化燃烧为模型反应，研究了CVOCs在稀土基催化剂上低温催化燃烧的性能和机理；同时研究了添加其它过渡金属对稀土催化剂性能的改性，取得了明显的效果，为开发出具有工业应用价值的长寿命的CVOCs低温催化燃烧催化剂奠定了基础。本文取得了如下主要的研究结果。 1．CeO2催化剂上的TCE低温催化燃烧 CeO2作为主催化剂对于多种CVOCs，如二氯甲烷(DCM)、二氯乙烷(DCE)、四氯化碳(CCl4)、三氯乙烯(TCE)以及四氯乙烯(PCE)等的催化燃烧均表现出极好的催化活性，可以处理浓度的范围较大、空速较高。在反应过程中，水蒸气的存在在一定程度上抑制了CeO2催化剂对TCE催化燃烧的活性，但是能够明显提高HCl的选择性，抑制Cl2的产生。 制备方法对CeO2催化剂对TCE催化燃烧的性能有很大的影响，其中采用硝酸盐在空气中直接分解法制备的CeO2催化剂活性最佳，焙烧温度是影响活性关键因素之一，适宜的焙烧温度为550℃。 作为CVOCs的催化燃烧催化剂，CeO2容易失活，其原因在于反应过程中产生的Cl不能及时脱离催化剂表面，大量吸附在CeO2催化剂的活性位上导致了催化剂的失活。 TCE在CeO2催化剂上的催化燃烧机理的研究表明，TCE的催化燃烧机理包括两个 步骤：解离脱氯和催化氧化，其中解离脱氯是第一步也是速度控制步骤，CeO2催化剂上的弱碱性位为TCE解离脱氯的主要活性位；催化氧化遵循朗格缪尔-欣谢尔伍德机理(L-H机理)，催化剂表面的活性氧物种(表面原子吸附氧)直接参与催化氧化步骤。 2．过渡金属的引入对CeO2催化TCE的低温催化燃烧性能的影响 作为助催化剂，研究了过渡金属(Cu、Fe、Ni、Co、Mn等)的加入对CeO2催化剂性能的影响，研究表明，在研究的过渡金属中，Cu、Fe、Ni、Co、Mn的加入明显提高了TCE在CeO2上的催化燃烧活性，且在一定程度上提高了催化剂的使用寿命。在所研究的过渡金属中，Mn的加入助催化效果最好，其次是Cu。 对于CuO-CeO2氧化物催化剂，在研究中发现，Cu的存在能提高CeO2催化剂对TCE催化燃烧活性的同时，在反应过程中会产生大量的PCE副产物，且PCE的浓度随着Cu含量的增加而增加；水蒸气的存在不仅不会影响CuO-CeO2催化剂的活性，而且还可以在很大程度上抑制副产物PCE的产生；无论是在无水还是在水气存在的条件下，CuO-CeO2催化剂在＞400℃时表现出对TCE催化燃烧较好的稳定性，在60h内没有观察到催化活性的下降和任何无副产物生成。 3．MnOx-CeO2催化剂上TCE的低温催化燃烧研究 在CeO2催化剂上，Mn的加入能明显提高CeO2催化剂对TCE催化燃烧活性，研究表明，柠檬酸溶胶凝胶法制备的MnOx-CeO2催化剂具有优异的性能，在制备中，适宜的CA/(Mn＋Ce)=0.3，Mn/Ce=1：1，焙烧温度450℃。 研究发现，在Mn/Ce=1/3和Mn/Ce=1的催化剂上，TCE的催化燃烧在250℃时具有较好的稳定性，活性至少可以维持100h不发生任何下降。MnOx-CeO2催化剂高稳定性的原因在于Mn的引入(在＞250℃和氧化气氛下)能够将反应过程中产生的Cl通过MnOx→MnOyClx(MnCl2)→MnOx循环的形式带出反应体系，从而避免了Cl在CeO2活性位上的强吸附，提高了MnOx-CeO2催化剂的使用寿命。 机理的研究表明，在MnOx-CeO2催化剂上，TCE催化燃烧与CeO2催化剂基本相同，其中TCE的解离主要发生在CeO2组分上，解离、活化后的中间物种在CeO2和MnOx组分上的表面活性氧物种的作用下被进一步的完全氧化。