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CO是一种有毒有害气体，通过设计合成高性能的CO氧化催化材料，可以实现在环境条件下对CO的有效消除。非贵金属氧化物催化剂价格低廉，在干燥条件下具有良好的催化活性，但潮湿条件下，此类催化剂容易被水汽毒化而失活。而贵金属负载型催化剂表现出良好的抗水性能。在本文的研究中，通过对非贵金属氧化物催化剂进行掺杂和少量贵金属负载等方法，对其表面结构和化学性质进行修饰，提高催化材料的催化性能及抗水性，同时简化催化材料的合成步骤，降低催化材料的成本。进一步地，对催化材料表面的CO催化氧化反应机理进行了深入研究。主要研究内容与创新点概括如下: (1)通过以复合草酸盐前驱体为模板，一锅法热分解合成尖晶石结构介孔Co基复合氧化物MCo2O4(4.5)(M=Mn，Ni，Fe，Cu)。结果表明过渡金属元素引入所形成的具有尖晶石结构的Co基复合氧化物具有良好的CO催化氧化活性，尤其是能提高Co3O4催化材料的抗水性。相比传统尖晶石复合氧化物的制备方法，一锅法热分解合成的催化材料具有疏松多孔的结构，较大的比表面积，且材料的制备工艺简单。不同草酸盐前驱体热分解温度对催化材料的催化活性有一定的影响。随着煅烧温度的升高，材料的纳米晶粒变大，比表面积降低，催化活性随之降低。其中，250℃煅烧所得MnCo2O4.5催化材料的比表面积和催化活性最高。在30℃下，即可使CO完全转化，且具有良好的稳定性。潮湿条件下CO催化氧化反应测试表明:Mn元素的掺杂有效地提高了Co3O4催化材料的抗水性。 (2)以可变价过渡金属的氧化物（Mn3O4、NiO和Fe3O4）为载体，采用不同的合成方法成功将贵金属纳米颗粒(Pd、Pt)均匀负载于载体表面。利用XRD、SEM、TEM、氮气吸附-脱附等表征方法，研究了催化材料的结构和贵金属颗粒的分散状态等物理化学性质，并通过XPS及H2-TPR对催化材料的表面组成进行分析。系统考察了贵金属纳米颗粒负载量对CO氧化反应催化活性的影响;探究了水蒸汽浓度对催化材料活性及稳定性的影响。深入研究了这类复合催化材料对CO氧化反应的催化反应机理。在室温下，相比Pd负载型催化材料（Pd/Mn3O4和Pd/NiO），1.0 vol％ CO完全转化所需Pt贵金属(Pt/Fe3O4)的用量较少。反应动力学测试表明，潮湿条件下，贵金属负载型催化材料表面CO氧化反应活化能明显低于干燥条件下的活化能值，反应过程中水汽对CO氧化反应起到促进作用。原位红外漫反射分析表明，催化材料表面贵金属对CO的吸附有助于其与水汽中OH基团的结合并生成的COOH中间体，从而使得材料表现出良好的催化活性及抗水性。模拟环境条件下的CO催化氧化反应测试结果表明，Pt负载量为1.4 wt％的Pt/Fe3O4催化材料在1000小时内，CO转化率保持100％不变。催化材料具有较高的低温活性、良好的稳定性和抗水性能，与其它同类材料相比更适用于实际生产过程。 (3)采用具有独特储放氧性能的CeO2为载体，利用原位还原、共沉淀及水热等方法制备出不同特性的Pd/CeO2催化材料。CO催化氧化反应中的活性不仅取决于催化材料的活性组分Pd，而且和Pd与CeO2载体之间的协同作用有关。其中，通过一锅法合成的Pd-CeOx催化材料中Pd物种主要以Pd2+的形式存在，少量的Pd在沉淀过程中被NaOH还原，以Pd0的形式负载于催化材料表面。将材料在低温煅烧后得到PdCeOx固溶体，其中Pd物种是以Pd2+离子的形式存在。相比煅烧前Pd-CeOx催化材料，PdCeOx固溶体在干燥条件下具有更高的催化活性。将Pd原位还原负载于不同形貌的CeO2载体材料表面，研究载体表面结构效应对CO氧化反应催化活性的影响。结果表明相比{111}和{110}晶面，{100}晶面更容易形成氧空位。因此，Pd负载后，只有{100}晶面的CeO2纳米立方体具有最高的CO催化氧化活性。