催化燃烧反应的关键是选择合适的催化剂。对催化剂的要求是：活性高,特别要低温活性好,以便在尽可能低的温度下开始反应。燃烧反应是放热反应，释放出大量的热可使催化剂的表面达到 500～1000℃的高温，而催化剂容易因熔融而降低活性，所以要求催化剂能耐高温。

催化燃烧设备选用的催化剂可分为:①贵金属类:铂、钯、钌等。贵金属催化剂有很高的氧化活性和易回收等优点，虽然存在着资源稀少、价格昂贵和耐中毒性差（即易失活）等缺点，但仍然是 各国采用的主要催化剂。②非贵金属类：主要是过渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。单组分的氧化物，如氧化铜(CuO)和氧化镍(NiO)等。单组分氧化物耐热性差，活性低，致使应用受到限制。改用两种以上的金属氧化物的混合物，如二氧化锰－氧化铜 (3:2)的复合物，三氧化二铁－三氧化二铬复合物，氧化铜－三氧化二铬复合物，钴、锰的尖晶石型复合物，铜、锰、镍、锌的铬酸盐等。复合氧化物虽可改善某些催化性能，但氧化活性仍不及贵金属。此外，还有金属硫化物如钍、镍、钼、钴的硫化物。这类催化剂一般只适用于含硫的碳氢化合物的催化燃烧,使用温度限于300～400℃，高温时易分解。

催化燃烧设备存在的主要问题是催化剂易中毒（失活）和不耐高温。易使催化剂中毒（失活）的物质有焦油、油烟、粉尘、铅化合物和硫、磷、卤族元素的化合物等。所以催化燃烧设备不能直接处理含有以上物质的VOC有机废气。为了保持催化剂的活性，一般需预先除掉这些易使催化剂中毒（失活）的物质。