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随着我国工业化进程的加快和国民经济的快速发展，随之引发的大气污染也成为亟待解决的难题。其中汽车尾气已成为大中型城市大气污染源之一，若能将清洁能源LPG广泛用于轻型车辆中，会减弱汽车尾气对大气的污染，但LPG在冷启动阶段无法充分燃烧，仍会排放一定浓度的C3H8，因此有必要控制HC的排放以实现LPG的绿色使用。同时，工业化生产中也不可避免排放出大量VOCs，以典型的低碳烷烃—C3H8的催化净化作为模型反应，研究高效的燃烧催化剂，对VOCs消除也具有重要的意义。 本文以Mn作为催化剂的主要活性组分，研究了不同的晶相、制备条件、掺杂等方式对催化剂性能的影响，研究催化剂组成-结构-性能的构效关系，以期发展一种高性能、高稳定性的非贵金属轻碳烷烃净化催化剂。取得了如下主要的研究成果。 研究了MnO2晶型对C3H8氧化催化活性的影响。采用水热法合成α-、β-、γ-及δ-MnO2催化剂，它们对C3H8燃烧的催化活性顺序为α-≈γ-＞β-＞δ-MnO2，其中α-MnO2催化C3H8氧化的T10和T90分别为204℃和290℃。不同的MnO2中化学键及[MnO6]单元的连接方式有所差异，导致形成不同的晶体构型。DFT理论计算表明，C3H8在MnO2表面的吸附是影响催化活性的重要因素。MnO2结构中化学键的迁移、重构和伸缩振动等性能会对C3H8催化氧化的活性产生影响。 研究了Ni掺杂对Ni-MnOx催化性能的影响。采用共沉淀法制备了MnNiOx催化剂，Ni的引入明显提高了MnOx对C3H8氧化的催化活性，MnNi0.2Ox催化剂可使C3H8在186℃起燃，242℃达到90％转化率。Ni的存在能够引起MnOx内部结构的重建，形成Mn-Ni-O固溶体，从而使Mn4+离子、O空穴数量和吸附O物种的增加，并增强了催化剂中晶格O的迁移能力及还原性;但未改变对C3H8氧化的反应机理，而是通过提高催化剂对反应气体的吸附性能加速了C3H8的氧化反应。 研究了Cu掺杂对NiMn催化性能的影响。采用共沉淀法在NiMn催化剂中引入Cu，经400℃焙烧制备的CuNiMn催化剂对C3H8氧化的催化活性明显提高，催化C3H8氧化的T10和T90分别为135℃和215℃。Cu的引入导致晶格缺陷和O空穴的形成，增大了催化剂的比表面积，提高了还原性能和晶格O物种的活性和迁移性能。 研究了La掺杂及制备方法对La-MnOx催化性能的影响。采用共沉淀法制备了对C3H8氧化具有优良催化活性和稳定性的La0.4-MnOx催化剂，C3H8在该催化剂上氧化反应的T10和T90分别为140℃和255℃。制备方法会对La0.4-MnOx催化剂的物相组成、晶格缺陷、还原性能、及表面形貌产生影响，共沉淀法制备的C-0.4样品含有更多的吸附O物种和高活性晶格O物种。La的存在改变了Mn物种的物相组成，提高了O物种的活性和迁移性能和催化剂的还原性能，但没有改变催化剂对C3H8催化氧化的反应机理，可以有效促进反应气在催化剂表面的吸附，加速C3H8氧化的决速步骤。