本文使用前期研究优选出的柠檬酸络合法,首先合成出了包含一系列锰铈(Mn/（Mn+Ce）原子摩尔比的MnO_x-CeO₂催化剂,将其用于催化氧化模拟碳烟并考察了重复性。通过TPO评价其反应活性,利用XRD、BET、O₂-TPD、H2-TPR、XPS及Raman表征催化剂的构性关系、反应活性位点和表面活性物种及这些因素同固溶体的关系。随后,选用前面研究中活性最高的MnO_x-CeO₂,以及单一的CeO₂和MnO_x,使用原位拉曼（in situ Raman）研究了催化剂氧化碳烟的反应过程,着重追踪了活性位点氧空位的演变规律。最后,使用水热法在氧化铈中引入了Mn、Fe和Cu,对铈基催化剂的氧空位的性质进行了拓展研究。结果发现,各配比MnO_x-CeO₂氧化碳烟的活性均优于单一CeO₂和MnO_x,其中以Mn/（Mn+Ce）比为0.4的活性最高,起燃温度为256℃,而单一CeO₂、MnO_x和无催化剂时分别为351℃、358℃和458℃。相较于单一CeO₂和MnO_x,MnO_x-CeO₂比表面积更大,平均晶粒尺寸更小,表面氧空位更多,具备更优异的氧化还原性能。这主要归因于锰离子进入了CeO₂的晶格形成了锰铈氧（Mn-Ce-O）固溶体,进而生成了更多的表面氧空位,增强了活性氧的生成、迁移和转化。同时高温反应会使Mn-Ce-O固溶体发生了不可逆的相分离,部分Mn析出形成Mn3O4,Mn⁴⁺不可逆地转变为Mn²⁺和Mn³⁺,晶格氧（Olatt）被消耗,同时催化剂的活性发生一定程度的下降。反应过程中,表面氧空位作为反应的关键因素,其演变规律帮助认识了MnO_x-CeO₂催化氧化碳烟的反应机理,本文在此基础上提出了MnO_x-CeO₂氧化碳烟的可能的反应路径,在常温下,主要是与Mn⁴⁺共存的填隙式氧空位,升温后,氧离子填隙子脱除成为活性氧参与反应,此时填隙式氧空位转化为本征氧空位,Mn⁴⁺还原为Mn³⁺,然后Ce⁴⁺补充氧给Mn³⁺使其转化为Mn⁴⁺,与Mn⁴⁺共存的填隙式氧空位得以恢复,而Ce⁴⁺转化为Ce³⁺并在旁边生成本征氧空位,最后Ce³⁺旁的本征氧空位吸附气相氧补充了体相氧。而在水热法合成的引入了Mn、Fe和Cu的铈基催化剂中,其氧空位的性质也具备类似的规律,及各自的特殊性。