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目前，环境污染和能源危机已成为人类生存的最大威胁，其中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs)造成的生态环境污染问题尤为突出。由于在根源上很难完全抑制VOCs的生成，因而高效治理产生的VOCs变得尤为重要。本研究以“光-热催化协同”为基本思想，针对VOCs处理技术中光催化过程光利用率低以及热催化过程所需温度过高等问题，分别从“低温热催化与光催化技术协同联用”、“提升光热转换利用率”以及“光致表面热催化”三个方面入手。具体地，选取合适材料体系，采用甲醛、烯烃等气相污染物的催化氧化作为探针反应，对“光-热催化协同”三个方面进行研究的同时，探索相应的优化措施进一步指导高效光催化剂的设计。主要研究成果如下: (1)基于同时具有热催化活性组分和光催化活性组分的材料体系，利用太阳光能转化为热能用以激发热催化过程，同时与太阳光紫外-可见部分激发的催化剂的光催化过程结合，达到一定的光热协同催化效果。 采用草酸盐可控热分解法合成不同钴锰比例的双金属氧化物样品CoxMny(x∶y为钴与锰的摩尔比)。以甲醛的催化氧化为模型反应研究发现，非晶MnOx的引入大大提高了材料的低温热催化能力、光热协同催化能力。Co/Mn摩尔比为1∶1时催化活性最佳。不同条件下的催化实验证明光热催化不是光催化与热催化的简单叠加，而是存在协同机制。光催化动力学分析表明，热催化的进入带来的性能提升远大于温度提升对光催化反应速率常数的促进，即光、热催化过程间存在协同效应。另外，循环测试分析发现光热催化下材料的稳定性优于单一催化过程。与纯样相比，ColMn1存在更多的不稳定晶格氧，可吸附最多的氧物种，其吸附的氧物种更易参与催化反应。 (2)研究催化体系光热转换效率的提升方式，以此提高光热利用率，可达到温和条件下促进VOCs催化净化过程中的光-热协同性能的目的，同时有助于解决催化剂的失活后再生问题。 采用简便的电化学沉积法制备了基于不锈钢网载体的介孔超薄Co3O4纳米片(SS-Co3O4)。SS-Co3O4呈薄而分立的介孔纳米结构，表面疏松多孔，极大增加催化剂与气体的接触面积。以丙烷、丙烯的催化氧化为模型反应，在氙灯光照下，SS-Co3O4展现出远高于对比催化剂的光热催化活性。研究发现不锈钢网载体与其上生长的Co3O4纳米片之间存在着协同作用，使得催化性能大大增强。实验证明光致热效应导致的材料表面升温足够激发SS-Co3O4催化剂对于丙烷、丙烯的热催化氧化过程。金属载体的引入，能有效提高整个材料的光热利用，使催化剂达到较好的光热转换效果，并及时将催化燃烧产生热量散发，有效防止催化剂过热失效。同时，SS-Co3O4具有更多的催化活性位以及更多的表面氧物种，有利于其催化活性。 采用一步水热法，将单质Bi原位沉积在P25的表面。随后通过催化氧化消除丙烷、丙烯混合气对样品的催化活性进行测试，评估单质Bi负载后样品在模拟太阳光照下催化活性的变化。与P25相比，Bi/P25样品对丙烷、丙烯的催化性能大大提升，其中2.5％的负载量最佳。Bi的引入对于整个催化效果的贡献主要体现在其优异的光热能力，使得催化剂表面温度大幅增加，从而表现出更好的催化效果。温度相同时，单质Bi的引入会使得整个体系的热催化能力以及光催化能力下降。进一步研究发现Bi/P25样品表现出良好的光照再生能力，深入考察后发现Bi本身具有良好的稳定性，而Bi/P25在催化过程中表面态的变化使得其活性下降。 (3)研究具备宽光谱响应的过渡金属氧化物(TMO)的光致热催化行为，探索全新的方式实现全光谱太阳能的高效利用。 采用水热法合成了三种隧道结构锰氧化物（1*1，2*2，3*3），以丙烷、丙烯混合气的催化氧化为指针反应，深入研究了该体系对丙烷、丙烯混合气的光致热催化能力，发现催化能力强弱顺序为2*2＞3*3＞1*1。三种锰氧化物均在全光谱范围内表现出强烈光吸收。测试其光热转换效果，在氙灯光照和红外光照下均具有有效的光热转换能力，可将光能转换为热能，催化剂温度迅速上升。分析对比三种材料对丙烷、丙烯的起始催化温度，结果证明氙灯光照下催化剂表面的温度足以激发热催化过程。但催化剂在光照下表现出的催化活性差异与Tp没有线性关系，主要由其本身的隧道结构、低温还原性以及锰的价态变化决定。