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挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是O3及PM2.5生成的关键前驱体,对人体健康和环境都造成了巨大的危害。消除工业VOCs的方法众多,催化燃烧是其中重要的技术之一。Pt/CeO2催化剂兼具CeO2和贵金属的优异特性,是VOCs催化燃烧研究的热点。本文使用甲苯作为VOCs探针污染物,重点研究了小尺寸、高分散Pt颗粒的可控合成,筛选出特定尺寸Pt负载的高活性Pt/CeO2催化剂;考察贵金属Pt尺寸对Pt/CeO2催化剂催化氧化甲苯反应的影响;研究影响Pt/CeO2体系催化氧化甲苯反应速率的控制因素;并考察了催化剂的在不同工况条件下的稳定性以及适宜的使用条件,为催化剂的工业应用提供指导性参数。第三章中,使用乙二醇还原法制备了一系列不同尺寸的Pt-x纳米颗粒(x=1.41、1.57、1.79、1.95、2.12、2.32 nm),将其负载于棒状(rod)CeO2载体上。考察了不同尺寸的Pt颗粒催化剂Pt-x/CeO2-rod在甲苯催化氧化反应中的催化性能。结果显示,随着Pt颗粒尺寸的增加,催化剂活性先升高后降低。其中,Pt颗粒尺寸为1.79 nm时催化剂催化活性最高,T90=133℃。紫外拉曼光谱(UV Raman)、XRD、XPS显示,随着Pt颗粒尺寸增加,催化剂Pt-x/Ce-rod表面氧空位的浓度逐渐增加。氧空位有效提高了催化剂晶格氧的流动,促进了氧气的吸附活化及传递。Pt分散度和CeO2表面氧空位浓度均会影响Pt/Ce催化剂催化氧化甲苯的活性。第四章中,通过OSC氧空位浓度测定计算发现Pt-2.32/CeO2-rod(147.2μmol O g-1)比其他样品具有更高的表面氧空位浓度;基于表面Pt原子和催化剂表面氧空位浓度进行TOF计算发现:基于表面暴露的Pt原子计算出的TOFPt与Pt颗粒尺寸呈正相关;基于催化剂表面氧空位计算的TOFOV与Pt颗粒尺寸呈负相关;综合Pt分散度和催化剂表面氧空位计算的TOFPt·OV不随Pt颗粒尺寸变化而变化。以上说明催化剂表面氧空位浓度和Pt的分散度同时控制着甲苯的催化氧化。综合其他研究者们的研究结果,我们认为Pt/CeO2催化氧化甲苯反应的反应路径可能主要遵循Mars-van Krevelen机理。第五章中,进一步测试催化剂性能发现:催化剂具的非常好的活化再生能力、使用寿命长、抗水汽和废气浓度波动影响能力强。内外扩散影响实验发现:当气流线速度大于4.14 cm·s-1之后已经基本消除了外扩散对甲苯催化氧化反应的影响;当催化剂粒径降低到40~60目(0.25~0.38mm)以下时,基本消除了内扩散对甲苯催化氧化反应的影响。另外,通过降低催化剂使用量来提高空速会较明显降低甲苯的转化率,尤其在低温区间内不同空速对甲苯的转化率影响显著,催化剂在120000 ml·g-1·h-1空速条件下,污染物甲苯转化率依然可以在相对较低的温度条件下(约165℃)达到100%。