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挥发性有机污染物已经成为重要的空气污染物,引起了全社会关注。常温下臭氧催化氧化技术能够同时去除有机物以及臭氧两种污染物,并且无需高温反应,条件温和,是很有前途的空气净化技术。但目前对该技术,特别是对反应过程的探索较缺乏。本文对常温下催化臭氧氧化甲苯反应展开研究,考察催化剂构效关系,催化剂表面各物质的相互作用,运用原位红外光谱技术对该反应的途径以及机理进行研究,为常温下臭氧催化氧化技术的应用提供科学基础。采用浸渍法制备了Al2O3负载的5种过渡金属氧化物催化剂,考察了它们在常温下催化臭氧氧化甲苯性能,运用程序升温还原、程序升温氧化、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征；研究了活性组分负载量、反应物浓度比以及湿度对目标反应的影响；通过原位漫反射红外光谱研究反应过程。主要研究结论如下：(1) NiO/Al2O3、CoO/Al2O3与MnO2/Al2O3催化剂上氧活性中心数量较少,催化剂臭氧与甲苯转化率较高；而Fe203/Al2O3与CuO/Al2O3催化剂上由于氧活性中心数量较多,催化效率较低。臭氧催化降解效率较高的催化剂上甲苯转化率也较高,在本文实验条件下,CO2产率低于30%。(2)在本文研究的负载量范围内,MnO2/Al2O3催化剂活性随负载量的升高而降低,因低负载量的催化剂具备较高的比表面积与Mn4+比重、较低的氧活性中心数量。湿度可对臭氧的分解机理以及甲苯与臭氧的传质过程产生影响,在适当的湿度下可获得较高的甲苯与臭氧转化率。随臭氧浓度的增加,甲苯转化率提高,且反应后催化剂表面产物和晶格氧含量增加。(3)通过原位漫反射红外光谱研究发现,催化活性高的催化剂表面生成了较多种类以及数量的产物,反应过程中生成了含COO、C=O与C-O官能团的物质,03浓度的提高加速了COO-向C=O与C-O的转化。前者在570 KO2气氛下几乎不发生反应,而后者在500 K开始分解。臭氧可与吸附态甲苯在催化剂表面发生反应。高温同时可以增加反应中甲苯活化分子的数量,同时也减少了催化剂表面活性氧物种,在373 K温度下反应可获得最高的效率。基于以上结果,提出了常温下臭氧催化氧化甲苯的反应机理。