近些年我国的城市化和工业化得到飞速发展,然而,随之而来的大气环境污染问题也不容小觑。挥发性有机化合物（VOCs）作为我国主要的大气污染物,必须得到有效治理才能遏制进一步的光化学烟雾形成和臭氧污染。催化燃烧作为高效净化VOCs的技术之一,价格低廉且高效稳定催化剂的开发是实现该技术广泛工业应用的先决条件。在众多非贵金属催化剂中,MnO₂基催化剂被认为一类极具潜力的VOCs催化氧化材料。但目前报道的多数MnO₂催化剂用于催化燃烧VOCs都表现为较低的活性,因而针对如何有效提升MnO₂基催化剂性能的问题,本论文从MnO₂孔结构的产生、缺陷浓度的调控、金属离子掺杂和构筑异质结构等方面展开研究,并以甲苯/二甲苯催化氧化反应作为催化剂活性评价。本论文的主要研究内容如下:（1）以KIT-6为模板,通过硬模板法合成了三维有序介孔Mn₂O₃前驱体,再使用稀硝酸溶液处理前驱体,合成了规整有序介孔的γ-MnO₂催化剂（meso-γ-MnO₂）。所得meso-γ-MnO₂具有较大比表面积和丰富的表面氧空缺,使得催化剂具有更多的表面活性位点和更强的表面氧物种活性。因此,与α-MnO₂纳米棒和γ-MnO₂微海胆相比,meso-γ-MnO₂展现出较好的催化氧化甲苯和二甲苯活性,分别在219和237 ^oC实现了90%的甲苯和二甲苯完全氧化。该合成路线为介孔γ-MnO₂催化剂的制备提供了一个新途径。（2）通过调节硝酸铬的投入量（1%、6%和12%）,采用浸渍法合成了不同Cr含量的三维有序介孔β-MnO₂。在催化燃烧甲苯性能的评价结果表明,掺杂量为1%时β-MnO₂表现出最佳活性(T₉₀=207 ^oC)。XPS结果发现,Cr主要以Cr³⁺进入β-MnO₂,造成其Mn³⁺的含量和表面活性氧物种增多。此外,TPD结果显示,Cr³⁺掺入使得β-MnO₂的晶格氧流动性增强。密度泛函数理论（DFT）计算表明,Cr³⁺掺杂导致氧空缺形成能由0.18 e V下降为-0.47 e V,且氧气吸附能也得到增强,该理论计算结果为Cr掺杂提升β-MnO₂催化性能提供了理论支持。（3）通过溶剂热法合成了CuCeCo@MnO₂核壳异质结构催化剂,并用于甲苯催化氧化反应,活性顺序表现为CuCeCo@MnO₂>CuCeCo>δ-MnO₂>Ce Co>Cu Co>Co₃O₄,说明CuCeCo@MnO₂异质结构的形成对催化氧化甲苯性能的促进作用。N₂吸附-脱附结果显示异质结构的形成使其具有介孔和较大的比表面积。XPS测试表明Cu和Ce的掺杂状态分别以Cu²⁺和Ce⁴⁺为主,CuCeCo@MnO₂具有较多的Co³⁺和Mn³⁺组分、丰富的表面吸附氧和氧空缺以及Co、Mn间的协同作用。O₂-TPD测试结果表明其具有最多的活性氧物种,上述特征都共同作用于CuCeCo@MnO₂核壳异质结构的催化性能提升。