NOx的大量排放会导致酸雨、雾霾和光化学烟雾等污染问题,对生态环境和人类健康产生十分显著的危害。随着我国汽车保有量的增加和机动车NOx排放量占比的逐年增加,对机动车NOx的排放控制技术提出了更高的要求。CO还原NO反应可以在催化剂的作用下同时消除汽车富燃尾气中的NO和CO两种污染物,具有污染治理成本低、安全性高、操作性强等优点。由于汽车排放的富燃尾气具有温度低,并且含有少量氧气和水等特点,使得开发高效稳定且具有优异低温催化性能的催化剂成为CO还原NO反应的关键。Co基催化剂由于具有较好的表面氧移动性和氧化还原性能,Co3+/Co2+之间的价态转换可以提供更多的活性位点,因此被应用于CO还原NO反应中。但是,该类催化剂仍然存在低温催化性能不足以及催化剂的构效关系、性能促进机理不明确等问题。本文针对Co基催化剂存在的不足,开发了具有较好低温催化性能的催化剂,同时,采用多重表征技术解析了催化剂的结构和物理化学性质,深入探究了催化剂在CO还原NO反应中的构效关系、催化反应过程和性能增强机理等。取得以下主要成果:采用液相表面还原方法得到了具有不同氧空位含量的富氧空位多孔Co3O4纳米片（OV-Co3O4）。制备的OV-Co3O4催化剂表现出更好的低温催化活性,其中,Co3O4-0.05催化剂实现了最优的性能,在175℃达到100%的NO转化率,同时还表现出优异的稳定性和高空速运行能力。表征结果表明,OV-Co3O4催化剂中更高含量的氧空位,可以促进O 2p轨道上的离域电子向Co位点转移,导致催化剂中Co离子价态的降低,进而提升催化剂的给电子能力。催化剂表面氧空位含量的增加显著地提高了表面氧的迁移率和空位的再活化能力。结合表征和原位DRIFTS结果提出了性能增强机理,低温段的二亚硝基物种（＜225℃）和高温段的-NCO物种（≥225℃）是促进反应进行的关键物种。原位构建了具有Co3O4-CoO界面结构的CoOx-350-t催化剂,并将其应用于CO还原NO反应中。CoOx-350-t催化剂的催化性能明显优于单相催化剂,低温NO转化率得到明显提升,表观活化能显著减小。其中,CoOx-350-7催化剂表现出最佳的催化性能,150℃.时可达到100%的NO转化率,该催化剂的表观活化能为54.2 KJ·mol-1。界面结构的形成诱导催化剂产生了大量氧空位,提高了 CoOx-350-t催化剂的还原性能和氧移动性,有利于CoOx-350-t催化剂表面活性位点的活化。原位DRIFTS光谱和DFT计算结果表明,CoO的存在及Co3O4与CoO之间的相互作用不仅优化了 CO和NO的吸附与活化,还提高了催化剂对NO的给电子能力,促进NO的解离和转化,从而实现催化剂性能的提高。采用溶剂热法制备了 Ag掺杂的多孔Co3O4纳米片。与Co3O4相比,xAgCo催化剂表现出更好的NO转化率和N2选择性。0.02AgCo表现出最优的催化活性,175℃时的NO转化率超过90%,200℃下的N2选择性即可达到接近90%。此外,0.02AgCo催化剂的表观活化能为34.0kJ·mol-1。Ag的掺杂削弱了 Co-O键的键能,有利于氧空位的形成,提高了 xAgCo催化剂的氧化还原性能和氧移动性,抑制了催化剂表面碳酸盐的积累,从而促进了氧空位的再生和CO2的脱附,有利于活性位点的暴露;同时,更多的氧空位抑制了惰性硝酸盐物种的形成,并提供更多的电子以促进NO解离和转化,从而提高CO还原NO的性能。此外,5 vol%H2O通过促进催化剂表面累积碳酸盐的分解,提高了 NO转化率;而10 vol%H2O和O2的存在会导致H2O和O2分子对催化反应位点的覆盖和CO氧化等竞争性反应的发生,从而抑制了 NO的转化。制备了一系列具有不同表面/界面结构的CuCexCo1-xOy催化剂,在CO还原NO反应中表现出更好的催化性能。其中,CuCe0.2Co0.8Oy催化剂表现出最佳的催化性能,175℃时的NO转化率达到100%。Ce的引入提高了 CuO物种的分散性,增强了高度分散的Cu物种与载体之间的相互作用。Co-Ce之间的氧化还原平衡和电子转移使得催化剂中产生了更多的低氧化态金属物种(Cu+,Co2+)和氧空位,显著地提高了氧化还原性能,从而促进了反应过程中催化剂表面的氧化还原循环和氧空位的再生。综上所述,所开发的Co基催化剂在低温条件下（＜225℃）具有良好的CO还原NO反应性能和稳定性;同时,对催化剂构效关系、反应过程和性能增强机理的分析可以为低温高效CO还原NO反应催化剂的设计及其在机动车尾气的NOx排放控制中的应用提供有效的实验支撑和理论指导。