挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）的排放不仅能够造成臭氧、光化学烟雾和细颗粒物（PM2.5）等环境污染问题,而且对人们的身体健康有严重威胁。催化氧化技术在众多VOCs末端治理技术中具有处理效率高、能耗低、无二次污染物等优势,成为VOCs末端治理最常用的技术之一。Co₃O₄材料兼具尖晶石结构和过渡金属的优异特性,常用做催化剂用于VOCs的催化氧化中。本文以甲苯为目标污染物,金属有机骨架Co-MOFs（ZIF-67）为牺牲模板,分别考察牺牲模板的煅烧温度、前体的配比、原位元素掺杂和元素掺杂量制备的Co₃O₄基催化剂对甲苯催化氧化的影响,讨论了Co₃O₄催化剂对甲苯的催化反应过程。1、以溶剂法制备出ZIF-67材料作为牺牲模板,通过热解法制备出Co₃O₄-x（x表示煅烧温度）催化剂。通过调整煅烧温度改变催化剂的形貌、粒径和Co₃O₄的结晶度,探究了不同热解温度下的催化剂对甲苯的催化活性的影响。甲苯的活性评价结果表明,煅烧温度在300⁴00℃之间时,Co₃O₄-x对甲苯的活性都比较好(T₁₀₀=240℃)。结合模板和催化剂表征分析,煅烧温度为400℃制备的Co₃O₄-400催化剂,模板中有机配体能够完全分解,Co₃O₄结晶度比较高,且制备的催化剂表面吸附氧含量高,具有良好的低温还原性能。催化剂在5%水蒸汽下运行2 h后对甲苯的降解率依然可以维持在90%以上;同时催化剂在240℃连续80 h运行中,对甲苯的降解率没有出现明显变化,表明其对甲苯催化氧化具有良好的稳定性。2、基于ZIF-67模板,考察了前体2-甲基咪唑和金属Co离子的配比为1:1、4:1、10:1和20:1制备的Co₃O₄（1）、Co₃O₄（4）、Co₃O₄（10）和Co₃O₄（20）催化剂催化氧化甲苯的活性;通过对ZIF-67的原位掺杂,将摩尔含量为1%的助剂Mn、Ce、Fe和Cu添加到催化剂中制备M-Co₃O₄催化剂用于甲苯的催化氧化;随后将助剂的含量提升至2%、4%和8%。实验结果表明2-甲基咪唑和金属Co离子的配比为4:1,Mn作为助剂,含量为1%时,制备的Mn-Co₃O₄对甲苯完全转化的温度降低了5℃。助剂含量高而效果不佳可能是因为硝酸锰与2-甲基咪唑的结合能力有限,无法完全进入到ZIF-67晶格内。对Mn-Co₃O₄催化剂的使用寿命测试表明,在连续80 h运行中催化剂对甲苯的降解率可以维持在90%左右。3、通过暂态响应实验对Co₃O₄-400催化氧化甲苯过程进行研究。甲苯主要是吸附在催化剂表面,在催化剂表面迁移至活性氧空位,之后转化成中间体从而被彻底降解;气相中的氧气（O₂）首先被催化剂吸附,随后转移至氧空位被活化,参与甲苯的催化氧化反应。反应过程遵循Mars van Krevelen（MVK）机理。图24幅,表7个,参考文献132篇。