富氢气体是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的常用燃料。富氢气体中的微量CO可以强烈地吸附在燃料电池的电极上，大大降低了电池性能。因此，常采用CO优先氧化(COPROX)法除去微量的CO。三维有序大孔(3DOM)材料由于其具有独特的开放性的大孔，在增大材料比表面积的同时，能够减小反应物质的扩散阻力，加快扩散速度以及提高扩散效率，从而有助于获得更高的催化活性。　　本论文主要针对COPROX反应，采用胶体晶体模板法制备了一系列3DOM催化剂，并通过优化合成条件得到高活性的催化剂。　　论文第一章对燃料电池、COPROX反应催化剂的研究现状及3DOM材料的制备方法进行了综述。　　论文第二章分别以柠檬酸、草酸为络合剂/沉淀剂，CeCl3、Ce(NO3)3为前驱体盐合成了一系列3DOMAu/CeO2催化剂。得到的Au/CeO2催化剂表现出排列整齐、连贯有序的三维大孔结构，孔壁由CeO2晶粒组成。由于合成样品时使用了不同的铈前驱体盐及不同的络合剂/沉淀剂，导致3DOMAu/CeO2催化剂的表面元素组成、CeO2的粒径、大孔-介孔骨架以及Au在催化剂中的价态都有所不同。当使用Ce(NO3)3作为前驱体盐时，得到了具有介孔孔壁的大孔结构，使得催化剂具有大孔-介孔的新颖结构，介孔孔径为3-4nm。对一系列3DOMAu/CeO2催化剂进行了COPROX反应的活性测试。发现以Ce(NO3)3为前驱体盐，草酸为沉淀剂制得的Au/CeO2催化剂较其他催化剂表现出高的催化活性。在PEMFC的工作温度下，Au/CeO2-OA-Ce(NO3)3催化剂表现出88.3％的CO转化率和59.3％的CO2选择性。　　论文第三章采用前驱体热分解辅助胶体晶体模板法制备了一些列3DOMAu/CeO2-Co3O4催化剂。研究结果显示，Au/CeO2-Co3O4催化剂具有周期性三维有序大孔结构，排列呈长程有序，组成和孔径大小可调。载体的孔壁由CeO2-Co3O4复合氧化物的纳米粒子组成，且具有大孔-介孔的特殊结构，介孔孔径为3-4nm。催化测试结果表明，催化剂的催化活性依赖于催化剂的组成、相结构、孔形貌以及催化剂表面的元素组成及价态等。与Au/CeO2和Au/Co3O4相比较，三维有序大孔Au/CeO2-Co3O4在COPROX反应中表现出更优异的活性。对Au/(1∶4)CeO2-Co3O4催化剂进行了360h寿命测试，结果显示该催化剂CO转化率一直保持在84％左右，CO2选择性保持54％左右。　　论文第四章采用前驱体热分解辅助胶体晶体模板法通过改变Ce/Cu摩尔比合成了一系列3DOMCeO2-CuO载体催化剂。得到的CeO2-CuO载体表现出连贯有序的三维大孔结构。Ce/Cu摩尔比为9∶1、7∶3和1∶1的CeO2-CuO载体在大孔的孔壁上存在3-4nm的介孔。对合成的一系列3DOMCeO2-CuO基催化剂进行了COPROX反应活性测试。研究发现，当Ce/Cu的比例为7∶3获得了最高的催化活性，这是由于在该比例下CeO2和CuO之间存在强烈的协同作用，这种协同作用会影响催化剂的催化性能。为了进一步提高催化活性，我们通过在CeO2-CuO载体上负载CeO2和CuO、加入助剂等方式对催化性能进行了调控。结果发现，3DOMCuO/CeO2催化剂表现出较好活性，在110℃获得100％的CO转化率和80.0％的CO2选择性，且100％的CO转化率一直持续到160℃。加入Co3O4助剂后，催化剂在温度较高时仍然能保持较高的活性，进一步拓宽了催化剂的温度窗口。