食品加工油烟中挥发性有机污染物（VOCs）的种类繁多,成分复杂,主要以大分子链的醛酮类和烷烃类为主,同时包含一些苯系物和醇类等组分,易破坏大气环境和损害人们身体健康,因此,降低或消除油烟VOCs的排放显得至关重要。催化氧化法因其高效率、低能耗而被用于食品加工油烟VOCs的去除研究。迄今为止,人们在食品加工油烟VOCs的催化氧化领域主要进行了油烟VOCs的去除率、催化稳定性等方面的研究,但目前去除效率较低、催化温度较高,同时缺乏对油烟VOCs催化氧化反应机理及反应路径、水蒸气对催化剂的氧化还原性的影响机制以及影响油烟VOCs催化氧化的主要因素等方面的研究。为节能提效,开发低温高效的油烟VOCs净化催剂,并深入研究油烟的催化氧化机理及其影响因素,可为油烟VOCs治理提供基础,具有一定的理论意义和实用价值。本文以介孔ZSM-5（Zeolite Socony Mobil-five）分子筛为研究对象,对其进行了负载耦合以及掺杂改性研究,并以油烟VOCs中含量较多的戊醛和己烷为主要目标污染物,对上述几个方面进行了系统的研究。通过碱熔酸浸联合碳分法提取粉煤灰中的硅铝组分,为制备介孔ZSM-5分子筛提供原材料,提高粉煤灰的利用价值和途径。基于两步水热合成法和正交实验得到了介孔ZSM-5分子筛的最佳制备条件:第一步晶化温度和时间分别为140℃和24h,第二步晶化温度和时间分别为180℃和24h。通过控制Si/Al比和聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）的加入量来调节介孔ZSM-5的表面酸性和介孔结构,研究其对戊醛和己烷催化氧化的影响。采用XRD、SEM、NH3-TPD、BET和27Al MAS-NMR等的技术对其进行表征,结果表明,介孔ZSM-5的比表面积、介孔体积和平均孔径分别在302.1 428.5 m~2/g,0.067 0.24 cm~3/g和2.25 4.7 nm范围内可调,且表现出较好的水热稳定性;介孔ZSM-5分子筛具有一定的表面酸性和具有较高扩散性能的介孔结构,其催化氧化活性明显高于其它分子筛或载体（微孔ZSM-5、MCM-41、白炭黑等）;适宜的介孔尺寸、中等酸强度和恰当量的酸量更有利于催化氧化性能的提高,其中Si O2/Al2O3=100（摩尔比）,PDADMAC/Si O2=0.22（质量比）时,介孔ZSM-5表现出较好的催化氧化活性。通过浸渍法将具有较好氧化还原性能的La Mn O3钙钛矿与介孔ZSM-5进行耦合,研究了Ce/Ni共掺杂对耦合催化剂催化氧化性能的影响及其掺杂后催化氧化戊醛和己烷的反应机理。借助XRD、SEM、HRTEM和XPS对耦合催化剂的表观形貌、La Mn O3和介孔ZSM-5之间的电子转移以及Ce/Ni掺杂对各元素之间的电子转移进行了研究;通过BET、NH3-TPD、H2-TPR和O2-TPD等表征手段,研究了Ce/Ni共掺杂对耦合催化剂的织构特性、表面酸性、可还原性以及表面氧物种分布的影响,深入剖析了影响其催化氧化戊醛和己烷的主要因素。研究表明,La Mn O3与介孔ZSM-5之间可产生较强的电子相互作用,Ce、Ni掺杂可促进各元素之间的电子转移,并有效提高催化剂的低温可还原性和表面吸附氧组分的含量及迁移能力;戊醛的氧化主要由催化剂中金属离子的低温可还原能力及表面化学吸附氧组分（O2-和O-）承担,且中等强度的酸性有利于催化氧化活性的提高;表晶格氧组分(O2-)为己烷的氧化主要活性氧组分;当Ce和Ni摩尔掺杂比分别为0.2和0.5时,耦合催化剂(La0.8Ce0.2Mn0.5Ni0.5O3/介孔ZSM-5)具有较高的戊醛和己烷的催化氧化活性及深度氧化能力。通过对催化反应动力学进行研究,同时借助in situ DRIFTS和GC/MS对戊醛和己烷催化氧化过程中的中间物种进行分析,深入研究了Ce/Ni共掺杂耦合催化剂催化氧化戊醛和己烷的反应机理和反应路径。研究表明,戊醛氧化符合Langmuir-Hinshelwood（L-H）反应机制,己烷氧化符合Mars-van Krevelen（Mv K）反应机制,且戊醛和己烷催化氧化反应均可能存在2条路径。为进一步改善介孔ZSM-5的表面氧化性能,通过两步水热合成法将具有一定氧化性能的过渡金属M元素（M=Fe、Cu、Cr、Mn和Co）掺杂进介孔ZSM-5分子筛的骨架中取代部分Si原子,借助FTIR、BET、XRD、29Si MAS-NMR、XPS、DRS UV-Vis、NH3-TPD、H2-TPR和O2-TPD等表征手段,研究了各金属元素在介孔ZSM-5分子筛中附存的状态及其掺杂对介孔ZSM-5的表面酸性、可还原性以及表面氧物种分布的影响。研究表明,Fe、Cu、Cr、Mn和Co元素均可大部分进入到介孔ZSM-5分子筛的骨架中,其中Mn、Cu掺杂均可明显提高介孔ZSM-5的低温可还原性和表面化学吸附氧的含量及迁移能力;过渡金属掺杂后,戊醛氧化主要由表面吸附氧组分和表面酸性承担,而金属离子的低温可还原性会促进己烷的氧化,此外,杂原子掺杂分子筛表面化学吸附氧组分和表面晶格氧组分均为其催化氧化己烷的活性氧组分,其中表晶格氧组分为主要活性氧组分。此外,Mn、Cu掺杂后均可明显提高介孔ZSM-5的催化氧化性能。基于此,研究了Mn/Cu共掺杂比和掺杂量对介孔ZSM-5分子筛表面性质及催化氧化性能的影响,并通过催化氧化反应动力学、in situ DRIFTS和GC/MS分析对其催化氧化戊醛和己烷的反应机理及反应路径进行了深入研究。研究表明,Mn/Cu共掺杂可协同提高分子筛的低温可还原性以及表面晶格氧的迁移能力,且Mn-Cu-HZ（1%）分子筛（投料摩尔比为Mn:Cu=1:1,M/Si摩尔比:1%）可表现出较高的催化氧化活性;Mn/Cu共掺杂时,Cu2+可取代已位于分子筛骨架上的Mn3+,其可遵循顺序取代机制;戊醛和己烷在Mn/Cu共掺杂分子筛上依然分别遵循Langmuir-Hinshelwood和c反应机制。通过对上述催化氧化性能较好的催化剂进行水热处理,并对其水热前后进行了SEM、Py-IR、H2-TPR和O2-TPD表征,以研究水蒸气对催化剂的氧化还原性的影响机理。研究表明,水分子会细化催化剂的颗粒尺寸,减少表面吸附氧及晶格氧的含量,但会提高催化剂的低温可还原性及表面极性,进而促进戊醛吸附和氧化,抑制己烷的吸附。通过对上述得到的催化氧化效果较好的催化剂进行了食品加工油烟VOCs的催化模拟评价,以研究其实际催化氧化效果。研究表明,La0.8Ce0.2Mn0.5Ni0.5O3/HZ和Mn-Cu-HZ（1%）均有较佳的油烟VOCs催化氧化效果和抗水性。