一氧化碳（CO）是典型的可燃、有毒化合物,对人体和环境具有严重危害性,化石燃料的不完全燃烧和生活垃圾的焚烧处理等会造成大量CO排放,已成为严重的环境问题,引起了人们的普遍关注。负载型金催化剂在CO低温氧化反应中表现出良好的催化活性,并因其化学性质的可调控性,已成为催化研究领域的热点。理性设计具有高稳定性和高活性的负载型金催化剂依旧是当今催化领域极具挑战性的课题之一,其关键点是对催化剂构效关系的深入理解。本研究以CO氧化反应为模型反应,研究Au/CeO2的构效关系及其应用,通过理论计算研究了生物分子对Au/CeO2金属与载体间相互作用的调控,并针对CO氧化反应,设计及制备新型仿生催化剂。主要工作如下:Au与CeO2之间存在强相互作用,建立在周期性CeO2模型上负载Au13团簇的催化剂模型,通过理论计算研究生物分子氯高铁血红素（hemin）和酞菁亚铁（FePc）配体作用对催化剂电子结构、金属与载体间相互作用强弱和催化行为的调控。研究结果表明:（1）hemin和FePc能增强Au与CeO2间的相互作用,不仅能很好地稳定载体上的金纳米颗粒,还会使其d带中心往更深处移动,从而调节金的电子结构;（2）hemin和FePc都能减弱Au对CO反向填充电子的负反馈作用能力,进而削弱Au对CO的吸附强度,有利于反应按照Langmuir-Hinshelwood机理进行;（3）载体表面氧空位形成能计算结果表明,hemin和FePc的存在能降低载体的氧空位形成能,有利于通过Mars-van Krevelen机理进行CO氧化反应。此外,FePc补偿电子的能力可以增强O2在金表面的吸附,从而提高催化剂催化CO氧化反应的活性。基于理论计算结果,设计了新型的hemin-Au/CeO2和FePc-Au/CeO2仿生催化剂。通过 X-Ray Diffraction（XRD）、Scanning Electron Microscope（SEM）、Transmission Electron Microscopy（TEM）、Fourier Transform Infrared Spectroscopy（FTIR）、Raman Spectra（Raman）、Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry（ICP-OES）、X-ray Photoelectron Spectroscopy（XPS）和氮气吸附-脱附实验等表征手段证明hemin-Au/CeO2和FePc-Au/CeO2中生物小分子的存在并探究生物分子对金纳米颗粒的粒径、价态和载体中氧空位生成的影响。催化剂评价结果表明,制备的仿生催化剂具有良好CO氧化反应活性和稳定性,XPS结果证明了生物分子、Au和CeO2之间存在强电子相互作用,能促进CO分子的吸附并使其进一步活化。原位红外研究和CO脉冲化学吸附数据表明,hemin-Au/CeO2上的CO吸附量大约是Au/CeO2的8倍。本研究将为其他催化活性生物分子用作多相催化剂提供参考,为CO催化氧化提供新思路。