挥发性有机化合物（VOCs）被认为是主要的空气污染物之一,它们不仅威胁环境,而且危害人类健康,因为它们大部分（如甲苯）是有毒和致癌的。为了尽量减少VOCs的负面影响,对VOCs的污染治理已经刻不容缓。催化氧化技术因具有去除效率高、无二次污染等优点,已成为VOCs治理最有效技术之一。而催化氧化技术的关键是高效催化剂的开发。近年来,金属有机骨架材料（MOFs）因具有比表面积高、可调孔隙等特点引起许多的关注。MOFs材料衍生的金属氧化物能够部分保留其前驱体的结构特性,同时具备更多的活性位点和良好的稳定性,表现出很大的应用潜力。本文将甲苯作为目标污染物,以Co（OH）₂和MOF材料为Co源模板,直接一步热解获得不同形貌的Co₃O₄催化剂,考察其结构性质差异,研究了不同形貌Co₃O₄催化剂对甲苯的催化氧化性能。首先,采用表面活性剂辅助水热法制备了不同形貌的沸石咪唑酯骨架-67（ZIF-67）,以之为牺牲模板制备了Co₃O₄催化剂。研究了焙烧温度对ZIF-67模板形貌的影响,同时也考察了Co₃O₄催化剂形貌对其催化氧化甲苯活性的影响。表征结果表明,制备的Co₃O₄催化剂活性组分高度分散、具有多孔中空结构且形貌可控。形貌对Co₃O₄的催化性能有显著影响。主要暴露{110}面的Co₃O₄-TC截短纳米立方体具有最佳的甲苯催化活性(T₉₀=230°C)。Co₃O₄-TC的优异催化性能可能与暴露的{110}面、丰富的表面吸附氧种以及良好的低温还原性有关。通过实验研究发现,2-甲基咪唑在水热反应中也起着重要的作用,因此,在第三章的基础上进一步优化,通过控制Co²⁺与2-甲基咪唑的比例,成功制备了不同的前驱体,并以之为牺牲模板制备了不同形貌的Co₃O₄催化剂,将其应用于甲苯的催化氧化。活性结果表明:不同形貌的Co₃O₄催化剂对甲苯的催化活性有显著差异,其中花状Co₃O₄-2催化剂催化性能最佳(T₉₀=208°C)。表征结果表明:{110}暴露晶面、高比表面积、高氧化还原能力和氧空位浓度等在增强花状Co₃O₄催化剂催化性能方面起重要作用。