目前,大气污染已成为全球最亟待解决的难题之一,减少或控制CO等环境污染型气体的排放是大气污染治理中极为重要的一项内容。为了响应绿色化学的号召,关于有效去除CO气体方面的课题受到了国内外越来越广泛的关注。作为一种重要的稀土氧化物,氧化铈(Ce02)已被普遍地应用在CO催化领域。为拓展材料在CO催化领域中的应用,铈基复合微纳材料应运而生,其性质与结构本身活性位点的暴露密切相关。本论文主要是以铈基复合微纳材料的可控制备及高效能CO催化研究为主线,从高比表面积材料的制备、表面元素组成的调控等化学改性方面展开了一系列的工作。(1)获得高比表面积、均一孔径的Ce02纳米材料是CO催化研究的重点。我们通过相对温和的水热方法制备了一种具有介孔结构的花状Ce02。先在室温下通过调控反应底物的浓度制备出花状草酸铈前驱体,后在碱性水热环境中以H202为氧化剂原位转化生成了Ce02花状结构。通过对产物生长机理的探讨发现了各种反应底物在产物生长过程中的作用和影响：草酸铈的形貌结构是由草酸和铈源的配比直接决定的；碱性环境是适量H202将草酸铈原位转化为Ce02,且保持花状结构不变的的前提。通过N2吸附脱附测试表明采用水热原位转化得到的具有介孔结构的Ce02产物比表面积约为147.6 m2/g,而通过煅烧草酸铈得到的Ce02只有94.8 m2/g。在CO催化测试中,采用水热原位转化得到的介孔Ce02结构在293℃时达到100%转化,而此温度下煅烧法所得产物的CO转化率仅为40%。(2)在有机醇和水辅助的溶剂热体系中,选用过渡金属离子掺杂对Ce02结构进行改性修饰。通过改变CuCl2溶液的浓度成功制备了一系列不同Cu/Ce摩尔比的纳米球。随着结构中Cu/Ce摩尔比的增加,纳米球从最初的实心结构过渡为核壳,再逐渐变为空心结构,尺寸逐渐减小,比表面积随之增加。研究表明,Cu2+的加入不仅加快了成核速率和后续的奥氏熟化过程,而且也成功提高了产物的还原能力和CO催化氧化性能,Cu/Ce摩尔比为4.15%的产物在215℃时CO转化率为100%,为纯相Ce02产物的3倍。(3)在有机醇和乙酸辅助的溶剂热体系中,通过改变加入Ni(NO3)2水溶液的体积合成了一系列不同Ni/Ce摩尔比的纳米球结构。与体系(2)不同的是,随着结构中Ni/Ce摩尔比的增加,疏松纳米球逐渐变为实心球,尺寸反而增大。同时与加入钴、铜等不同过渡金属组分得到的产物对比,我们发现乙二醇、乙酸、水和外来金属离子等对产物形貌均有不同的影响,因此关于乙二醇体系一步法制备复合纳米结构的生长机理又得到了进一步的完善。通过对引入镍组分含量的优化,我们发现当Ni/Ce比例为6.83%时,产物的CO催化效果最佳,在200-C时达到100%转化,并且具有优越的热稳定性能。XPS. Raman和H2-TPR结果也说明产物中不仅有掺入晶格的Ni2+,还有高度分散在表面的NiO及与Ce02载体具有相互作用的NiO组分。(4)借助Cu2O模板法,通过离子交换反应制备了一系列Ce02复合微纳米材料。我们首先利用醋酸铜在乙醇溶剂热体系中的热分解得到了具有特定晶面的Cu2O立方块结构。通过在Cu2O立方中引入适量的Ce4+和Ni2+,成功得到了空心笼状CeO2-Cu2O、核壳状NiO@Cu2O双组分复合物和空心笼状CeO2-NiO-Cu2O三元复合结构,从而证明了这种方法可以应用在三元或多元结构的可控合成中。CO催化测试结果显示,在Cu2O产物中引入Ce02和NiO组分更好地提高了催化性能,降低了反应发生所需的活化能。特别是Ce02组分的加入使得产物循环催化三圈后的效率仍保持不变,显著提高了产物的循环稳定性。(5)选用有机醇辅助和贵金属Au纳米粒子负载修饰,通过两步法得到了Au/CeO2复合空心球结构。在乙二醇溶剂热体系中,以盐酸为辅助剂成功制备了均一单分散的Ce02空心球。与之前所报道的酸腐蚀的作用不同,盐酸中的H+和Cl-均参与了结构的成核和生长过程,在空心结构的合成中缺一不可,较为详细的解释了乙二醇体系中外来物质对纳米颗粒生长的影响。此外,通过一种简单的方法将Au纳米颗粒负载在CeO2表面上大幅提高了材料的催化活性及还原性能,在170℃时能够将CO完全催化。通过XPS和H2-TPR测试证明纳米Au颗粒和Ce02接触面上的Au0、Auδ+和Ce3+等组分在一定程度上提高了CO催化性能。