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大气污染问题影响着人类生活的舒适度,危害着环境和人类的健康,一直是广受关注的问题。而挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOCs）作为一类主要的大气污染物,带来的不良后果不可小觑。金属有机骨架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）具有独特的骨架结构、超大的表面积和良好的热稳定性,在气体吸附分离、催化降解等领域的应用日益广泛。微纤复合材料拥有发达的空隙,用于固定床吸附或催化中能有效降低床层压降,提高接触效率,这是颗粒材料固定床所不具备的。本文以纸状烧结不锈钢纤维（paper-like sintered stainless steel fibers,PSSF）为载体,经预处理修饰、晶种沉积、二次生长等步骤在载体表面合成连续无缺陷的ZIF-67膜,研究了异丙醇在微纤复合ZIF-67膜材料结构化固定床上的吸附性能,采用MOFs模板法、浸渍法和化学气相沉积（CVD）法制备了一系列微纤复合Co3O4催化剂并将其应用于异丙醇的催化燃烧。首先,通过晶种二次生长法制备了微纤复合ZIF-67膜材料,研究了异丙醇基于该ZIF-67膜材料的结构化固定吸附床的吸附透过性能。利用3-氨基丙基三乙氧硅烷对由湿法造纸和高温烧结技术制得的纸状烧结不锈钢纤维载体进行预处理,然后通过晶种二次生长法在其表面合成ZIF-67晶体膜。分析XRD、SEM、FT-IR、N2吸脱附、XPS等表征测试结果可知:连续致密的ZIF-67膜均匀地生长在不锈钢纤维表面,该材料具有较高的比表面积363.8 cm~2/g、梯度多孔结构以及良好的热稳定性。对比研究了异丙醇分别在基于微纤复合ZIF-67膜材料结构化固定床和ZSM-5分子筛颗粒固定床上的吸附性能,实验得到的吸附透过曲线表明相较ZSM-5颗粒固定床,ZIF-67/PSSF膜材料结构化固定床具有更小的无效床层厚度和更高的床层利用率,这说明ZIF-67/PSSF膜材料具有高度发达空隙的三维网状结构和较大比表面积能够促进传质。Yoon-Nelson和BDST模型对吸附透过曲线的拟合结果与吸附实验数据能较好的吻合,当异丙醇进口流速从50 ml/min提升至150 ml/min时,微纤复合ZIF-67膜材料的速率常数6)、从0.0563 min-1增加至0.0641 min-1,50%的透过时间从244.8 min缩短至102.5 min。其次,研究了微纤复合Co3O4催化剂的制备工艺以及异丙醇在基于微纤复合Co基催化剂上的催化燃烧性能。借助SEM、TEM、XRD、N2吸脱附、H2-TPR、XPS表征技术对以微纤复合ZIF-67膜材料为牺牲模板在不同煅烧温度制备得到微纤复合Co3O4催化剂进行分析,研究煅烧温度对催化剂的表观形貌、孔结构、金属价态等物理化学性质的影响,同时考察不同制备方法对此类Co3O4催化剂的物化性质影响。SEM和TEM结果显示,MOFs模板法中煅烧温度对微纤复合Co3O4催化剂的微观形貌有着明显的影响,随着煅烧温度从350℃升至450℃,Co3O4催化剂的微观形貌与微纤复合ZIF-67膜材料的形貌相差越大,原本的ZIF-67晶体几何形状逐渐皱缩至骨架崩塌。N2吸脱附测试结果表明,煅烧温度越高,Co3O4催化剂相较前驱体ZIF-67/PSSF膜材料损失的比表面积越大,从363.8 cm~2/g最多可降至5.911 cm~2/g,平均孔径也在扩大;而由浸渍法和化学气相沉积法制得微纤复合Co3O4催化剂具备的比表面积可以忽略不计。与浸渍法和CVD法相比,MOFs模板法能制备出多孔梯度微纤复合Co3O4催化剂。XPS分析结果显示,提高煅烧温度会使得微纤复合Co3O4催化剂表面Co3+/Co2+比值和表面化学吸附氧含量出现先增后减的变化趋势,其中,Co3O4（M）-400具有的Co3+/Co2+值1.25和Oc/Oc+Oa+Ol值0.63都是最高。考察了制备方法、催化剂的床层高度、空速以及进口浓度对异丙醇在微纤复合Co3O4催化剂上催化活性的影响,实验结果表明,MOFs模板法制备的Co3O4催化剂活性高于浸渍法和CVD法,这是由于MOFs模板法制备的催化剂在一定程度上保留了ZIF-67晶体几何形貌,具有一定的比表面积。其中400℃煅烧微纤复合ZIF-67膜材料制得的Co3O4（M）-400活性最高,在进口浓度为1000 ppm,床层高度为2 cm,空速为15000 h-1操作条件下,其T50和T90分别为258℃和281℃。