催化燃烧法是一种高效、清洁的有机废气净化方法之一。催化剂的设计与制备是催化燃烧法的关键。因此,本文利用柠檬酸溶胶凝胶法制备了一系列以堇青石为载体,Mn-Ce-M三元金属氧化物为活性组分的整体催化剂,并用于催化燃烧二甲苯类有机废气。一方面,研究了催化剂制备参数和反应条件对催化活性的影响,以及测试了所制备的整体催化剂的热稳定性和它对其他种类的有机废气的催化活性;另一方面,从制备参数和实际使用过程中可能遇到的各种状况的模拟两个方面,系统地探究了所制备的整体催化剂的机械稳定性。实验结果表明,经醋酸预处理的堇青石负载活性组分具有更优的催化活性,经硝酸和盐酸预处理载体所制备的催化剂的活性相近;活性组分为Mn-Ce-Cu的整体催化剂对邻二甲苯的催化燃烧具有更优的活性,活性组分为Mn-Ce-Ni和Mn-Ce-Co的整体催化剂的活性相近;在500℃下焙烧3 h制备的负载量为11.4 wt%的MnCeCu0.4/堇青石催化剂显示出最佳的活性,它可以在空速为10000h-1和邻二甲苯浓度为1OOOppm的条件下,使得邻二甲苯的转化率在277℃达到90%。另外,最佳制备参数条件下制备的催化剂不仅具有良好的热稳定性,且能在较宽的空速范围和浓度范围内表现出较高的催化活性。此外,最佳催化剂对其他类型的有机废气-正丁醇、苯乙烯也表现了极优的催化活性。另外,整体催化剂制备因素对机械稳定性影响的实验结果表明,经醋酸预处理的堇青石负载活性物质后的机械稳定性最好,可能是由于醋酸预处理载体能有效地降低界面脱落;随着样品负载量的增加,机械稳定性先减弱后增加,这可能是因为超声震荡不仅影响界面脱落,而且还影响活性涂层的体相脱落;焙烧温度对催化剂机械稳定性的影响是最大的,焙烧时间的影响是最小的。各种状况的模拟实验结果表明,无论处于何种气氛,催化剂的机械稳定性都有所降低;尤其当处于邻二甲苯气流中时,会使得活性层界面缺陷和内部缺陷更容易扩展失效,即界面脱落和体相脱落的发生概率都增大;最佳催化剂样品经催化燃烧反应后的机械稳定性要比未经催化燃烧的好;催化剂经历热冲击并在马弗炉中慢速冷却后的机械稳定性比快速冷却的稍好,可能是由于快速冷却增大了活性层内部以及活性层载体间热失配程度,产生了较大的热应力;随着热冲击次数的增加,界面热失配程度会加剧,机械稳定性也会降低。