近年来工业带动我国经济迅猛发展，同时也带来了严峻的大气污染问题，大气污染主要包括工业尾气和生活废气，其中工业尾气排放是造成大气污染的主要原因之一，因此开发出对工业尾气排放过程中污染物的高效治理技术已经成为我国迫切需要解决的问题。

工业尾气中的主要污染物有固体颗粒物、氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）等，其中包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）等在内的氮氧化物是导致光化学烟雾、酸雨和雾霾等一系列环境问题的主要污染物之一，此外，氮氧化物的排放还加速了二次气溶胶和PM2.5颗粒的形成，因此努力减少NOx的排放和脱除尾气中的NOx对环境治理工作有着重要的意义。

传统的气体净化过程中针对粉尘和NOx等污染物采取不同的单元操作进行多步净化，这使得工业尾气净化工艺流程增长，成本增加。

工业尾气净化及大气污染治理等过程主要包括除尘、脱硝、脱硫、除VOCs和脱除空气中细菌微生物，其中主要涉及过滤除尘和催化反应过程。

将脱除固体颗粒物和催化去除气体污染物分开进行时，若先除尘再催化，需要对气体重复加热以达到催化反应温度，从而导致较高的处理成本和能源消耗；若先催化再除尘，由于颗粒物的沉积容易导致催化剂快速失活。

因此提出催化膜的概念，催化膜是把催化剂负载在膜材料孔道内，将催化剂和分离膜耦合得到催化膜，使得分离膜在实现分离功能的同时兼具催化功能。

催化膜将过滤分离和催化反应耦合在一个单元内同时实现除尘和脱除气体污染物的功能，当工业尾气透过膜层进入支撑层时，膜分离层起到过滤作用，截留尾气中的固体颗粒物，而载有催化剂的支撑层具有催化功能，将气体中的污染物降解，从而得到清洁的气体。

因此通过催化膜净化污染气体可以简化工业尾气净化的工艺流程，以较低的成本提高尾气净化效率，对治理大气污染的工作有着重要的意义。

将催化剂和支撑体耦合制得催化膜需要保证较低的压降和较高的气通量以获得最佳的催化性能，因此在对过滤支撑体和催化剂选择有以下要求：①选择具有较高孔隙率和气通量的支撑体材料；②选择具有小粒径、大比表面积的催化活性组分；③因多孔支撑体材料的比表面积较低，可以通过引入纳米颗粒层对支撑体孔道进行修饰，从而提高其比表面积。

将催化剂负载在分离膜中主要有以下几种方式：①将催化剂直接掺杂在制备陶瓷膜的骨料中，制备出包含催化剂成分的陶瓷膜，但这种方法会导致催化剂的活性位损失，降低催化活性；②将催化剂通过一定的方法涂覆在陶瓷膜表面，但这种方法不便调控催化剂层的厚度和结构，且具有较大的过滤阻力；③将催化剂通过一定的方法负载在陶瓷膜支撑体孔道表面，这种方法可以通过调控浓度、温度等因素尽可能减少引入催化剂造成的气通量减少，同时有利于反应过程中两相的接触，提高催化反应的效率。