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在现代煤化工领域中如费托合成、合成天然气、合成氨等方面，CO催化转化对于缓解油品的短缺，合理化利用煤炭资源具有重要的意义。此外，CO催化转化除了在燃料电池中富氢气氛下CO的去除、汽车尾气处理等方面有着广泛的应用，也常常作为基本模型反应用于研究催化反应的微观机理。CO催化转化主要分为CO氧化和CO加氢两种方式。一方面，在过渡金属催化剂表面，多数研究认为CO氧化反应机理符合Langmuir-Hinshelwood机理，但是仍有研究对此结论提出了异议，认为CO氧化反应符合Eley-Rideal或Mars-van Krevelen机理。究其原因是对于反应的中间物并不明确。目前虽然对中间物种的研究已有进展，但是对室温下Pt(111)表面发生的CO氧化反应中间物种的研究还是非常少。另一方面，ZnO作为一种优良的催化剂可以催化CO加氢合成CH3OH;并且，CO2也能够通过ZnO催化加氢生成CH3OH。但是，在ZnO催化CO加氢的过程是否有部分CO发生歧化反应生成CO2后加氢却鲜有文献报道。 基于以上问题，本论文利用表面谱学的方法对Pt(111)表面发生的CO氧化反应和ZnO表面发生的CO加氢反应的微观过程分别进行了研究。主要内容如下: (1)利用原位RAIRS和LEED对O2与Pt(111)表面的相互作用进行了研究。研究发现，Pt(111)表面暴露O2后形成的原子氧以(2×2)结构吸附在Pt(111)表面。真空腔体中残留的CO吸附在表面后会助于O2的解离，而且会扩散到原子氧附近，与之结合后形成CO氧化反应的中间物，在红外谱图上会有1718cm-1处的吸收谱峰出现。 (2)利用原位RAIRS和TPSR对Pt(111)表面发生的CO氧化反应进行了研究。无论是在预先吸附O2的Pt(111)表面暴露CO还是在预先吸附CO的Pt(111)表面暴露O2，在1492cm-1处均发现了Pt(111)表面发生CO氧化反应的中间物C-O...O-O的吸收谱峰。只有CO和O2同时存在于表面时，中间物C-O...O-O的吸收谱峰才会存在，CO或者O2的量任一增加都会使该吸收谱峰消失。结合同位素置换实验，对中间物种的振动进行了归属。CO既能与表面分子氧反应生成CO2，又能与亚表面氧反应生CO2。500K以下CO与表面分子氧反应生成CO2，O2活化是反应速控步骤;500K以上CO与亚表面氧反应的生成CO2，CO吸附是反应速控步骤。CO和O2在表面的吸附能力不同，使得CO氧化生成CO2最佳配比是1∶5，而不是化学计量的2∶1。 (3)利用PM-IRRAS对近常压下Pt(111)表面发生的CO氧化反应进行了研究。研究发现，CO在Pt(111)表面的实际覆盖度会随着CO暴露压力的增加而增加。此外，在近常压环境下，如果O2的含量比较高，在常温下都可能使Pt(111)表面被氧化，降低CO在Pt(111)表面的吸附能力。 (4)向CO/O2混合气中引入H2，利用TPSR对H2作用下Pt(111)表面发生的CO氧化反应进行了研究。研究发现，在合适的CO与O2的比例中，H2的引入会抑制CO与亚表面氧的反应，增强氧气的解离形成原子氧，使CO与表面氧反应生成的CO2增加。但是CO/O2混合气中O2的含量过高时，H2的引入会同时抑制CO和表面氧与亚表面氧的反应，使CO2的生成量降低。 (5)将ZnO表面经CO高压处理后，进行TPD实验。研究发现，CO除了会与晶格氧发生作用生成CO2之外，还会在常温发生歧化反应。CO歧化反应的产物是CO2和C。红外结果表明CO2在常温会以碳酸盐的形式吸附在表面，碳酸盐在600K以前即可分解完全。C在高温时会与晶格氧反应被氧化生成CO2。结合同位素置换实验对此结果进行了论证。此外，将ZnO经CO/H2高压处理后，进行TPD实验。研究发现，CO发生了加氢反应生成了碳氢化合物，在TPD实验中分解为CO2和H2O。