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纳米材料尺寸和形貌的可控合成，对其物理化学性质的研究，以及对其实际应用等都意义深远，备受人们关注。从催化的角度讲，形貌规整的纳米材料，由于其具有明确的表面结构和催化活性中心，有望成为新型的高性能催化剂或者催化剂载体。本论文通过合成形貌特定且规整的低维纳米催化材料，制备微观表面结构规整的纳米模型催化剂，避免由传统催化剂制备方法所得材料的复杂微观表面结构给催化反应机理研究带来的不确定性，进而研究此类催化剂的构效关系，希望对催化反应机理有更深刻的认识。
我们可控合成了两种微观结构规整的新型催化剂：二氧化铈纳米棒以及负载金催化剂，分别代表单组分催化剂和负载型催化剂，研究了材料形貌、结构与其CO催化氧化性能之间的关系。主要做了如下工作：
1.控制合成了两种具有不同缺陷结构的CeO2纳米棒，分别富含孤立的Ce3+-氧空位和大的氧空位团簇。以CO催化氧化作为探针反应，研究了氧空位种类对其可还原性和催化剂活性的影响。大的氧空位团簇有利于氧原子在材料中的传输，从而提高材料的可还原性。再加上伴随其同时产生的Ce3+，活化了表面氧，从而使得CO催化氧化活性大大提高。结果表明这种大的氧空位团簇与CeO2可还原性以及催化活性存在直接相关性。这对于我们深入理解金属氧化物表面的活性位点与其催化活性之间的关系具有重要意义。
2.发展了一种微观结构规整的纳米模型催化剂的可控合成方法。以负载型纳米金催化剂为例，首先预合成形貌规整的纳米金颗粒和载体材料，然后利用胶体吸附法将二者组装在一起，获得纳米模型催化剂。通过这种方法可以实现对载体和催化剂的预先设计，金与载体的界面结构也可以得到很好的控制，以此实现对负载金催化剂中每个影响催化性能的参数进行单独控制。该方法也可为其他负载型实用催化材料的设计合成以及机理研究提供指导。