机动车尾气排放的污染物成为城市大气PM2.5的主要来源之一,直接影响人类的生存环境和身体健康。其中,柴油车尾气排放的炭黑颗粒又是危害最大的污染物。因此,有效控制柴油车尾气炭黑颗粒的排放具有非常重要的环境保护意义。催化净化后处理技术是目前降低柴油车尾气炭黑颗粒排放最有效的方法之一。但是炭黑颗粒的催化燃烧是一种气.固一固三相的复杂反应,对催化剂的要求非常苛刻,其中催化剂与炭黑颗粒之间的接触问题是影响催化剂活性的关键因素之一。有序大孔结构的复合氧化物催化剂由于具有特殊的孔道结构,可以有效改善催化剂与炭黑颗粒之间的接触,对炭黑颗粒的催化燃烧具有独特的优势。因此,研制具有有序大孔结构的炭黑颗粒燃烧高活性催化剂具有非常重要的基础研究意义和一定的应用前景。　　 本论文制备了一系列具有有序大孔结构的复合氧化物催化剂,同时使用各种表征手段详细分析了催化剂的制各过程,并考察了反应条件对孔道结构有序度的影响。通过程序升温氧化(TPO)反应评价了所制备催化剂在炭黑颗粒燃烧反应中的催化性能。主要的创新结果如下:　　 (1)采用无皂乳液聚合法制备了粒径可控(300-700nm)的PMMA和羧基改性PMMA(c-PMMA)微球。考察了反应条件对聚合物微球粒径和固含量的影响,最终寻找到最佳的制备条件。通过SEM和激光粒度仪分析观察到所制备的微球单分散好,粒径分布窄,适合于胶体晶体模板(CCT)的制备。将PMMA和c-PMMA微球离心组装成规整有序的CCT后,采用原位浸渍法将前驱体溶液浸渍到CCT的间隙内。通过SEM照片发现,浸渍后的CCT仍保持了规整有序的结构,完全符合三维有序大孔(3DOM)材料的制备要求。　　 (2)以PMMA微球为模板,硝酸盐为前驱体,采用CCT法制备了3DOMLaCoxFe1-xO3钙钛矿氧化物催化剂。催化剂具有规整有序的大孔骨架和内部贯通的孔道结构,大孔孔径约为250-300nm,孔壁厚度约为35-45nm。3DOMLaCoxFe1-xO3催化剂具有比纳米颗粒催化剂更高的催化炭黑颗粒燃烧活性。这主要是因为3DOM催化剂独特的有序大孔结构非常适于炭黑颗粒的燃烧反应。一方面大孔结构有利于炭黑颗粒进入其内部孔道,另一方面内部贯通的孔道结构可以降低炭黑颗粒随反应气在孔道内部传输的阻力。这从两方面改善了催化剂与炭黑颗粒的接触,从而提高了催化剂的催化炭黑颗粒燃烧活性。　　 (3)采用一种新颖的羧基改性胶体晶体模板(CMCCT)法成功制备了3DOMLa1-xKxCoO3(x=0-0.3)钙钛矿氧化物催化剂。这种方法突破了微球模板玻璃转化温度(Tg)的限制,丰富了3DOM复合氧化物合成的理论和方法。CMCCT法以c-PMMA微球为软模板,其较高的Tg(130℃)可以在低温阶段保证前驱体溶液转化为固体骨架;同时对焙烧过程也进行了优化,即样品先在Ar气下焙烧,然后在空气中焙烧。C-PMMA微球的sp2杂化碳原子在Ar气下焙烧会转化为坚固的碳材料,可以在高温阶段聚合物微球分解完全后作为硬模板继续支撑大孔结构。当金属氧化物的大孔骨架完全固化后,碳模板即可在空气中焙烧去除从而得到3DOM金属氧化物。通过该方法制备的3DOMLa1-xKxCoO3催化剂具有内部贯通的大孔结构,大孔孔径约为240-260nm,孔壁厚度约为35-45nm。由于同时具有优良的氧化还原性能和规整有序的大孔结构,3DOMLa1-xKxCoO3催化剂表现出非常优异的催化炭黑颗粒燃烧性能。其中,3DOMLa0.9K0.1CoO3催化剂具出最高的炭黑颗粒催化燃烧活性,其T50、Smco2和TOF分别为378℃、99.8%和2.12×10-3s-1。　　 (4)采用双模板法制备了大孔.介微孔La1-xCaxFeO3复合氧化物催化剂。催化剂具有内部贯通的大孔结构,其大孔孔径约为280-300nm,孔壁厚度约为40nm。在大孔孔壁上布满了丰富的蠕虫状介微孔孔道,其孔径在5nm以下。由于具有更优异的孔道结构,大孔-介微孔La1-xCaxFeO3催化剂表现出比纳米颗粒和3DOM催化剂更高的催化炭黑颗粒燃烧活性。其中,大孔-介微孔La0.8Ca0.2FeO3复合氧化物催化剂具有最高的催化活性,其T10、T50、T90分别为270、396和442℃。　　 (5)采用羧基改性双模板法制备了大孔-介微孔钴铈复合氧化物催化剂,其孔壁骨架是由钴铈纳米晶堆积而成。催化剂具有规整有序的内部贯通大孔孔道结构,在大孔孔壁上布满了蠕虫状的介微孔孔道,其孔径在5nm以下。由XPS和H2-TPR表征结果可知,当Co和Ce形成复合氧化物后,催化剂的氧化还原性能得到大幅提高,从而影响到其在炭黑颗粒燃烧反应中的催化活性。其中,当Co/Ce=1时的催化剂具有最高的催化活性,其T10、T50、T90分别为309、359和386℃。同时,大孔-介微孔钴铈复合氧化物催化剂还具有非常高的CO2选择性(接近100%)。这主要是由于大孔孔壁上丰富的介微孔孔道可以将反应生成的CO进一步氧化成CO2,因此提高了催化剂的CO2选择性。