质子交换膜燃料电池(PEMFC),具有能量利用率高、零排放、寿命长等优点,成为许多领域特别是电动汽车首选的燃料电池,受到人们的广泛关注。目前PEMFC的氢源主要由甲醇或天然气等碳氢化合物经水蒸气重整、部分氧化和热重整等技术在线制得。经过这些技术制得的富氢燃料中含有0.5-2％的CO,而高于100 ppm的CO就足以引起电池Pt-Ru电极中毒,从而降低燃料电池的整体性能,因此,富氢原料在进入燃料电池以前,必须将CO脱除到100ppm以下。在现有消除CO方法中,CO选择催化氧化无疑是最简单、最有效的方法。目前国内外报道的CO选择氧化催化剂主要分为三类,分别为Pt系、负载型Au以及Cu基催化剂。其中Cu基催化剂以其可以媲美Pt系贵金属的高催化活性、高选择性和价格低廉等优点成为人们广泛关注的研究热点。然而当富氢燃料中含有大量水和二氧化碳时,Cu基催化剂往往会出现使用温度提高、反应温度窗口变窄和稳定性大大下降等问题。此外,铜基催化剂在大量水和二氧化碳存在下反应温度区间大致为150-250℃,仍然高于PEMFC正常工作温度区间。虽然它可以应用于PEMFC的低温水煤气变换区间(150-250℃),但难以满足PEMFC低温启动要求,因此有待进一步降低反应温度。　　 本论文主要针对CuO/CeO2催化剂存在的这些问题,通过改进制备方法、改变载体组分和添加活性组分,对其催化性能进行改进,使之具有更低的转化温度,更高的选择性,更好的抗水和二氧化碳能力和更宽的反应温度窗口。其主要结论如下:　　 (1)络合-浸渍法制备的CuO/CeO2催化剂具有更高的催化活性和更好的稳定性以氨水为络合剂对传统的等体积浸渍法进行了改进,结果表明改进型络合-浸渍法制备的CuO/CeO2催化剂比传统的等体积浸渍法制得的催化剂CO转化温度更低、选择性更高。同时考察了CuO负载量和水、二氧化碳存在对络合-浸渍法制备CuO/CeO2催化活性的影响。实验结果表明CuO负载量为10wt%时,催化剂具有最高催化活性;稳定性测试结果表明络合.浸渍法制备的催化剂在10%水和15%二氧化碳存在时,140-150℃条件下1600 h内能实现CO接近100%的转化,选择性介于85-75%。说明此催化剂具有优越的抗水和抗二氧化碳性能。XRD、TPR研究表明络合-浸渍法能够大幅度提高与载体强相互作用的高度分散在催化剂表面铜物种的比例,这可能是催化剂具有高催化活性和稳定性的主要原因。　　 (2)载体的组成和结构对CuO/Ce1-xTixO2催化剂的性能有着重大影响用溶胶-凝胶法制备出全系列CuO/Ce1-xTixO2催化剂用于CO选择氧化反应,研究了不同载体组分对CuO/Ce1-xTixO2催化剂CO选择氧化催化性能的影响。活性测试表明Ti含量较小的CuO/Ce0.8Ti0.2O2催化剂有着最高的催化活性和选择性,但过量Ti的加入不利于催化活性提高。10%水和15%二氧化碳的存在会使CuO/Ce0.8Ti0.2O2催化剂达到相同CO转化率的反应温度比无H2O和CO2存在时提高40-50℃。催化剂稳定性实验表明二氧化碳大量存在会使催化剂稳定性明显下降,而水的存在对催化剂稳定性未造成明显影响,这表明碳酸盐积累可能是催化剂失活的主要原因。XRD、BET以及TEM表明Ti的加入对催化剂物相结构和性质造成严重影响。少量Ti加入时会进入CeO2晶格形成铈钛固溶体,而过量Ti加入时,催化剂以无定型形式存在。H2-TPR和XAFS实验说明铈钛固溶体的形成有利于CuO和载体强相互作用增强。结合活性测试结果,可以得出结论,铈钛固溶体的形成对催化剂的活性有着明显改善作用,无定型形式不利于催化剂活性提高。　　 (3)Au-Cu合金的形成是Au-Cu/CeO2催化剂具有高催化活性的主要原因通过沉积-沉淀法向体系内同时加入Au和Cu双活性组分制备出了高催化活性的Au-Cu/CeO2催化剂。CO选择氧化活性测试表明Au0.5Cu2.0/CeO2表现了最佳催化性能,在无水无二氧化碳存在的富氢条件下,70-130℃温度范围,能实现CO完全转化,最大选择性为57.2%,有效地拓宽了Au催化剂的反应温度窗口,同时大大降低了Cu基催化剂的反应温度。XRD和BET分析表明,Au-Cu双金属以一种高分散形式存在于载体表面。UV-vis光谱表征结果表明,在还原气氛下Au-Cu双金属以AuCu合金形式存在于载体表面。H2-TPR结果表明Au-Cu之间存在着协同作用。AuCu合金的形成和Au-Cu之间的协同作用可能是Au0.5Cu2.0/CeO2催化剂比Cu2.0/CeO2有更高催化活性、比Au0.5/CeO2有更宽反应温度窗口的主要原因。