随着我国社会经济的发展，大气污染已经由传统的单一型向复合型转变。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是O3和PM2.5等二次污染的重要前躯体，在复合型大气污染中扮演着愈来愈重要的角色。传统的吸收、冷凝、吸附及燃烧等技术存在处理效率低、占地面积大、催化剂易失活、运行条件不易控制、投资大和运行成本高等不同程度的缺点，难以满足低浓度VOCs污染治理的需求。等离子体催化技术作为新的空气污染净化技术之一，具有转化效率高、适用范围广、占地面积小、反应快速、操作简单等显著优点，其相关研究受到国内外学者的广泛关注。但由于一直缺乏直接的实验证据，VOCs在等离子体中的降解途径以及催化剂在等离子体降解中的作用等机理研究还有待深入。本研究在常温常压下，采用低温等离子体以及放电区域结合SiO2、Al2O3、Ag/Al2O3、NiO/Al2O3及MnOx/Al2O3五种催化剂对甲苯的去除的性能进行了评价，利用BET、SEM、EDS、GCMS等分析检测手段对催化剂形貌变化、活性组分元素及产物残留等进行了表征，并与活性评价结果相关联。同时，通过设计、制作特殊的等离子体原位红外反应器实现了在等离子体催化降解甲苯过程中，对催化剂表面甲苯和中间产物等吸附物种变化的检测，深入分析甲苯在催化剂表面的吸附对其降解途径的影响，探讨不同活性组分在等离子体条件下降解甲苯的作用机制。实验结果表明，甲苯在催化剂表面的吸附强弱以及催化剂的O3分解能力大小对甲苯在等离子体中的降解有十分重要的影响。反应后的催化剂表面有明显的胶状物质累积，其主要成分为苯甲醛、苯甲醇、酸、胺、酯类、长链烷烃及饱和脂肪醇等。等离子体中加入吸附性质不同的催化剂时，甲苯的降解途径不同。加入SiO2后，甲苯的降解仍然在气相中完成；而存在Al2O3、Ag/Al2O3、MnOX/Al2O3、NiO/Al2O3等催化剂时，甲苯氧化成苯甲酸的过程主要发生催化剂表面。Ag、NiO、MnOx三种不同的活性组分的添加对甲苯在Al2O3上的吸附及其在等离子体中降解的作用机制有所差异。Ag的加入提高了Al2O3对饱和C-H的选择性吸附能力，有利于甲基氧化反应的进行；NiO的添加使Al2O3的表面亲电性和氢吸附作用发生了改变，弱化苯环结构的稳定性并降低了这一结构给甲基降解带来的影响；MnOx的加入使甲苯在Al2O3表面形成活性较高的吸附态，有利于甲苯与气相中的高能电子和活性粒子发生更多的有效碰撞，促使中间产物迅速氧化降解。适当提高反应温度和添加一定含量的水汽能够对甲苯的降解产生促进作用，温度较高时甲苯转化为苯甲酸成为反应的关键步骤，水汽含量较高会与甲苯产生竞争吸附，并减少放电产生的有效电子，抑制反应的进行。