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我国经济飞速发展的同时,也引发了严重的环境污染问题,近年来我国大部分地区时常受雾霾天气影响,给人们的生活和健康造成严重威胁,解决大气污染问题已刻不容缓。业已证明,机动车排放的炭烟颗粒物（PM）是城市雾霾天气形成的主要原因之一,为此环保部制定了一系列排放法规,限制PM的排放。目前,催化后处理技术是消除机动车排放的PM最有效的方法之一,而催化剂是催化后处理技术的核心。因此,研发高活性PM氧化消除催化剂是一项迫在眉睫和极具挑战性的研究任务。催化炭烟燃烧反应是一个气-固-固三相深度氧化反应,固体催化剂和PM的接触与催化剂的氧化还原性能是影响催化剂活性高低的两个关键因素。设计并制备大孔径的三维有序大孔（3DOM）结构的催化剂,能够减少反应的扩散阻力,增加催化剂与炭烟颗粒物的有效接触。贵金属纳米颗粒能够提高催化剂吸附和活化分子氧的能力,进而提高催化炭烟燃烧活性。本论文以3DOM Al2O3为载体,担载贵金属Au纳米颗粒,从载体和活性组分两方面入手,设计多层载体CeO2/3DOM Al2O3担载贵金属Au纳米颗粒催化剂和3DOM Al2O3担载双金属Au-M合金纳米颗粒催化剂,利用多种表征手段探讨催化剂的结构、物化性质与催化剂活性之间的关系,提出催化PM燃烧反应的机理。本论文的主要研究内容和结论如下:（1）采用无皂乳液聚合法,制备了粒径均一,单分散性好的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球,通过离心沉积法将PMMA微球组装成模板。以金属硝酸盐、柠檬酸的乙醇溶液为前驱体,采用胶体晶体模板（CCT）法,成功制备了3DOM Al-Ce复合氧化物。XRD表征结果表明Al与Ce在合适的比例下能够形成固溶体。与柠檬酸络合燃烧法制备的无序大孔（DM）Al-Ce复合氧化物催化剂相比,Al-Ce复合氧化物催化剂高度有序的孔道结构增加了炭烟与催化剂活性位点的接触,展示了更高的炭烟燃烧催化活性。当Al与Ce比例为3:7时,催化剂的活性最高,其T10,T50和T90分别为297,384和427 oC。将催化剂分别经过900 oC高温老化6 h,Al-Ce复合氧化物催化剂仍保持完美的大孔结构,且平均晶粒尺寸在高温老化前后变化不大,而单一的CeO2催化剂经高温老化后,平均晶粒尺寸明显增大。此外活性评价结果表明,催化剂经过高温老化5 h和循环使用6遍后,AlCe（3:7）催化剂依旧保持较高的催化活性,而CeO2催化剂的活性大幅度降低,表明Al-Ce复合氧化物具有高的热稳定性和催化稳定性。（2）采用CCT法制备了3DOM Al2O3载体,利用膜扩散沉淀法成功制备了3DOM Al2O3担载CeO2纳米颗粒催化剂,通过还原沉积法在该催化剂表面担载活性组分Au纳米颗粒,制备出多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3担载Au纳米颗粒催化剂。在这些催化剂中,Au与CeO2之间存在强相互作用,CeO2的存在能够稳定Au纳米颗粒,减小其平均粒径;CeO2与Al2O3能够形成Al-Ce固溶体,产生大量氧空位,提高催化剂的氧化还原性能。催化活性评价结果表明,Au纳米颗粒的负载能够提高催化剂的催化活性,特别是在降低炭烟燃烧起燃温度和提高CO2的选择性方面。此外,CeO2的担载量也能够影响催化剂的催化活性,提高催化剂的稳定性,当担载量为20%时,催化剂展现了最高的催化活性,其T10,T50和T90分别为267,372和426 oC,SmCO2为96.7%。该催化剂循环使用3遍后,其T50几乎不变。（3）利用膜扩散还原法成功制备了3DOM Al2O3担载不同比例的双金属Aun-Pdm合金纳米颗粒催化剂。XPS表征结果表明,Au与Pd之间存在电子转移,Au的存在能够抑制PdO的生成。此外,Au与Pd之间展现了良好的协同作用。与担载单金属催化剂相比,担载双金属催化剂的活性明显提高,Au与Pd比例为1:1时活性最高,其T10,T50和T90分别为290,389和437 oC,SmCO2为98.2%。同样,对该催化剂循环使用3遍,双金属催化剂仍然保持较高的催化活性,说明Pd的引入能够提高贵金属Au纳米颗粒催化剂的稳定性。（4）催化剂的抗硫性一直以来备受催化研究者的关注。将催化剂在4000 ppm SO2气氛下,350 oC预处理2 h。表征结果显示,经过预处理后,与单金属纳米颗粒相比,双金属纳米颗粒粒径尺寸变化较小。此外,双金属催化剂表面组成发生了变化,且PdO被部分还原为Pd,催化剂的酸性也有明显提高。这些变化对催化剂的活性有非常重要的影响。活性评价结果表明,双金属催化剂不仅具有良好的抗硫性,而且SO2预处理有利于催化剂活性的提高,其中,SO2-Au2-Pd2/3DOM Al2O3催化剂的T10,T50和T90分别为300,366和412 oC,SmCO2为99.1%。（5）为了提高Au纳米颗粒催化剂的稳定性,进一步降低双贵金属催化剂的成本,利用膜扩散还原法成功制备了3DOM Al2O3担载Au-M（M:Cu、Co、Ni和Sn）合金纳米颗粒催化剂,与担载单金属纳米颗粒催化剂相比,担载双金属催化剂展现了更高的催化活性,其活性高低的顺序为Au-Co/3DOM Al2O3>Au-Cu/3DOM Al2O3>Au-Ni/3DOM Al2O3>Au-Sn/3DOM Al2O3,其中Au与Co比例为1:3时活性最佳,其T10,T50和T90分别为323,379和414 oC,SmCO2为98.8%。以氨硼烷为还原剂制备了Au@Cu核壳结构纳米颗粒催化剂,与Au-Cu合金纳米催化剂相比,核壳结构纳米颗粒催化剂能够显著提高炭烟燃烧活性。