贵金属催化剂拥有良好的催化活性,但由于价格昂贵、资源匮乏而制约其应用,研制一种活性高、价格低廉的催化剂显得很有必要。尖晶石型Co₃O₄氧化物因具有较好的催化性能和低廉的成本吸引了人们的广泛兴趣,但Co₃O₄抗烧结能力较差,而复合金属氧化物通常具有较好的热稳定性,因此,寻找一种Co系尖晶石型复合氧化物以提高催化剂的活性和热稳定性具有一定的研究价值。本文采用共沉淀法、葡萄糖溶胶凝胶法和溶液燃烧法等方法制备了Co_1-xM_xCo₂O₄复合氧化物,以CH₄催化燃烧为探针反应,并采用FI-IR、XRD、BET、H₂-TPR、DTA-TG等技术研究了不同金属氧化物的添加、CeO₂掺杂量、制备方法、沉淀剂和焙烧温度对催化剂结构和性能的影响。1.采用共沉淀法合成了尖晶石型Co_0.5M_0.5Co₂O₄（M=Mg、zn、Ce）复合氧化物催化剂,考察了不同金属氧化物对Co₃O₄催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。研究表明,与Co_0.5Mg_0.5Co₂O₄和Co_0.5Zn_0.5Co₂O₄催化剂相比,Co_0.5Ce_0.5Co₂O₄催化剂表现出较高的催化活性和结构稳定性,这与该催化剂有较高的晶格畸变率和比表面积,较大的孔径和孔容,较小的晶粒,较强的氧活动性和较低的表观活化能有关。与文献报道的性能较好的尖晶石型复合氧化物Cr-Mg-O(T₁₀₀=520℃)相比,Co_0.5Ce_0.5Co₂O₄催化剂的完全转化温度T₁₀₀降低了56℃。2.研究了CeO₂的掺杂量对Co_1-xCe_xCo₂O₄（x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5）催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,共沉淀法所制Co_1-xCe_xCo₂O₄催化剂均形成了尖晶石结构,并且催化活性随铈含量的变化而改变,其甲烷催化燃烧的活性顺序为Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄>Co_0.8Ce_0.2Co₂O₄>Co_0.9Ce_0.1Co₂O₄>Co_0.6Ce_0.4Co₂O₄>Co₃O₄>Co_0.5Ce_0.5Co₂O₄。Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄催化剂因晶格畸变率和比表面积较大,晶粒较小,还原能力和氧活动性较强,表观活化能较低而表现出较高的催化活性(T₁₀₀=429℃)。3.研究了共沉淀法、葡萄糖溶胶凝胶法和溶液燃烧法等制备方法对Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。与溶胶凝胶法和溶液燃烧法所制Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄催化剂相比,共沉淀法制备的Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄催化剂有较高的晶格畸变率和比表面积、较大的孔径和孔容、较小的晶粒、较强的氧活动性和较低的甲烷催化燃烧反应的表观活化能,从而表现出较好的催化活性。4.采用共沉淀法制备了Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄复合氧化物,考察了不同沉淀剂（K₂CO₃、（NH₄）2CO₃和C₂H₂O₄）对催化剂结构和CH₄催化燃烧性能的影响。结果表明,沉淀剂种类对催化剂的催化活性、结构、比表面积和还原能力有显著的影响,其中以K₂CO₃为沉淀剂所制Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄催化剂具有较好的催化活性和结构稳定性,其起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₁₀₀)分别为262℃和428℃,因为该催化剂的晶格畸变率、孔容、比表面积和氧活动性较大,晶粒较小,表观活化能较低。5.考察了不同焙烧温度（400、500和600℃）对Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,不同焙烧温度所制Co_0.7Ce_0.3Co₂O₄复合氧化物均具有尖晶石结构,随着焙烧温度升高,样品的晶粒变大,晶格畸变率、孔容和比表面积变小,甲烷催化燃烧反应活化能升高,催化活性降低。400℃焙烧的催化剂具有较大的比表面积、较小的粒径,其甲烷催化燃烧性能较好。