挥发性有机污染物（VOCs）是PM2.5和臭氧形成的关键前驱体,易造成雾霾、光化学烟雾等严重的大气环境污染问题,并且具有生理毒性,对环境和人体健康危害巨大。在众多降解VOCs方法中,催化燃烧技术因净化效率高、起燃温度低、绿色环保等优势,被认为是最有效和最有应用前景的VOCs净化技术。非贵金属催化剂具有原料丰富、价格低廉等优点,但催化燃烧温度较高,因此,低温高效且热稳定性强的催化剂的开发成为VOCs催化燃烧分解技术的重点。本文以甲苯作为VOCs典型污染物,采用浸渍法,以γ-Al₂O₃为载体,Mn为基础元素,分别掺杂Cu、Ni、Co过渡金属元素,制备了Cu-Mn、Ni-Mn、Co-Mn负载型金属氧化物催化剂。考察了Cu/Mn摩尔比、负载量、焙烧温度、浸渍方法对催化甲苯燃烧性能的影响。结果表明,当Cu/Mn摩尔比1:2、负载量15%、焙烧温度450℃,260℃下可以将甲苯完全转化为CO₂。采用XRD、BET、TPR和SEM表征手段对催化剂进行分析,结果表明,催化剂中CuMn₂O₄尖晶石的形成有利于催化剂还原温度的降低,且活性粒子结晶度较低,使得它在载体表面不易发生团聚,从而促进催化剂活性的提高,并且对Cu-Mn、Ni-Mn、Co-Mn催化剂的催化活性进行对比,结果表明,三种催化剂的催化活性顺序为Cu-Mn>Ni-Mn>Co-Mn。通过XRD表征表明,Ni、Co元素对Mn的掺杂不易形成尖晶石结构,是导致催化活性降低的主要原因。此外,研究了稀土Ce对Cu-Mn催化剂的掺杂改性,考察了CeO₂掺杂量对甲苯催化燃烧性能的影响,在CeO₂含量为1%-7%范围之间,当CeO₂含量为5%时,该催化剂在235℃下可将甲苯完全转化为CO₂。XRD表明,随着CeO₂含量的增加,CuMn₂O₄尖晶石的衍射峰逐渐消失,表明CeO₂的加入提高了活性组分的分散度,促进了反应物与活性物种的接触面积;经TEM表征得出,活性组分高分散在载体表面,且发现CuO、MnO₂和CeO₂混合晶相,表明混晶的存在是提高催化活性的主要原因。通过预先危险分析法对系统工艺进行了安全分析,结果表明,工艺中由甲苯引起的火灾爆炸事故属于重大事故,需严格控制工艺条件,并结合事故引发的因素制定相关的防护措施,以期降低事故发生的概率,从而达到安全生产的目的。