全国环境污染形势越来越严重，解决环境问题迫在眉睫。挥发性有机化合物（Volatile organic compounds，VOCs）作为大气污染物之一，不仅破坏生态环境，而且影响了人们的健康。催化氧化技术是解决空气VOCs污染问题最有效途径之一，且不会产生二次污染物，其关键问题是研制低成本、高效、稳定性好的催化剂。水滑石（Layered Double Hydroxides，LDHs）衍生得到的复合氧化物具有多孔性、高比表面积、协同效应、酸碱双功能性及晶粒高度分散等特性，在环境催化领域表现出良好的应用潜力，是制备催化反应器的主要功能组件，尤其是整体式薄膜材料。本论文旨在通过制备含Co/Mn的LDHs衍生得到多元复合氧化物催化剂，详细研究了其形貌、表面结构和化学性质，揭示了催化剂结构与催化氧化性能之间的关系；最终通过原位生长法制备ab面垂直于基底整体式薄膜催化剂。具体研究内容和结果如下：（1）Co-Al复合氧化物的结构调控及其催化氧化VOCs性能通过简单地控制反应溶剂（水、甲醇和乙醇）和氨释放剂（氨水、六次甲基四胺和尿素）合成了不同形貌的Co-Al LDHs，包括弯曲片、不完整六边形片和绒球状，比较了其氧化物对典型VOCs（苯）催化氧化性能。结果表明，采用乙醇和尿素的条件所得的绒球状的CoAl氧化物催化性能最好，在230°C下苯的转化率为99%。（2）氧化物结构缺陷及其催化氧化VOCs性能在纯氧气气氛下，将Co2+(3d7)氧化为Co3+(3d6)成功制备了CoIICoIII LDHs，煅烧后得到缺陷结构氧化物。通过激光拉曼光谱、H2-TPR、TPD和XPS表征氧化物结构缺陷（酸性位点、氧缺陷和表面价态分布），并与Co-Al氧化物比较对苯和甲苯的催化性能。原位氧化法制备的氧化物催化氧化苯、甲苯完全转化的温度分别为210°C和220°C，具有丰富的结构缺陷，诱导产生良好的低温还原性、表面路易斯酸性位点和活性氧（Oads）。（3）复合组分协同效应与催化氧化性能关系通过分别引入Co、Ce掺杂Mn-Al LDHs成功制备了三元的LDHs，经煅烧形成一系列层状复合氧化物。研究表明，LDHs主层板的金属元素种类和比例影响了复合氧化物晶型结构、比表面积、还原能力和表面物种分布，并进一步探讨煅烧温度对结构的影响。在Co-Mn-Al催化剂体系中，当Co：Mn=1：2时，比表面积最大为128.04m2 g-1，孔径分布更集中，晶粒最小，催化氧化苯转化90%的温度（T90）为238°C；在低温条件下（350°C）煅烧得到的氧化物结构更完整、比表面积高，但在高温条件下（550°C）得到的氧化物催化性能最好（T90=208°C），组分协同效应增强。在Ce-Mn-Al氧化物催化剂体系中，Ce元素掺杂Mn-Al形成固溶体促进了CeO2和MnOx的协同效应、增大Mn4+/Mn3+和晶格氧（Olatt）比例，进一步促进催化氧化苯性能。（4）整体式薄膜催化剂催化氧化VOCs性能研究基于上述研究结果，采用原位生长技术在铝箔上制备出一系列垂直生长的Co-Mn-Al LDHs，并以此为前驱体制备了整体式Co-Mn-Al氧化物薄膜催化剂，考察了对苯的催化氧化性能。研究结果表明，整体式Co-Mn-Al薄膜催化剂的最优样品催化氧化苯的T90为240°C，比二元的Mn-Al和Co-Al薄膜催化剂的T90分别降低了25°C和60°C。整体式薄膜的结构比粉体更复杂，单位质量的反应速率明显优于最优的粉体催化剂，整体式薄膜的Oads/Olatt约为0.916，而粉体的Oads/Olatt约为0.55。金属基整体式催化剂成功应用于催化VOCs，为催化反应器的制备奠定了一定实践基础。