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原位表征技术近年来得到了快速的发展。基于X射线、电子及其他探针构建的原位光谱、散射和成像技术的不断完善使得对研究体系在真实环境下、多角度快速实时地检测和观察成为可能。将原位表征技术应用于催化科学的研究能够主要从两个角度为催化研究提供帮助:一方面，通过对催化剂制备过程的原位研究，解析催化剂制备中的基本科学问题，有助于提高催化剂制备方法对催化剂形貌和结构的调控能力;另一方面，通过对工作状态下催化剂结构与相关物种演化的原位研究，能够提升对催化本质的认识，深入理解催化作用中构效关系，进而推动催化科学的进步。 基于上述考虑，本文应用了多种原位表征技术对Rh、Pd基金属纳米粒子催化剂的液相制备过程中的成核生长机理问题进行了研究和解析，同时对CuO/CeO2催化剂催化CO氧化和水煤气变换反应中催化剂的氧化还原性质以及吸附物种演化行为进行了深入的研究。论文的主要内容如下: 1.采用原位XAFS方法研究了乙二醇还原方法制备的多臂Rh纳米粒子的成核生长机理。研究了前驱体与纳米粒子的动力学行为，深入分析了动力学行为的内在成因。 2.采用原位XAFS方法研究了Br-诱导的立方体Rh纳米粒子的成核生长机理。提出了立方体Rh纳米粒子形成过程的四个基本阶段，并通过MALDI-TOF质谱方法获得了Rh纳米粒子形成过程的早期Rh2-4成核中心的结构信息。 3.采用原位XAFS方法研究了羟基功能化离子液体[C2OHmin]+[NTf2]-中醋酸钯热分解制备Pd纳米粒子的成核生长过程。解析了离子液体分子在Pd纳米粒子制备过程中的作用。 4.开发了荧光XANES和漫反射红外光谱联用表征方法，实现了对CuO/CeO2催化剂催化CO氧化反应的原位研究。获得了Cu，CeO2相关物种转化速率的信息，为CO催化氧化反应的机理提供了实验的支持。 5.应用原位XRD，XAFS和DRIFTS方法深入研究了不同形貌CeO2载体负载CuO催化剂在水煤气变换反应中的形貌效应。解释了CeO2{111}晶面对CuO/CeO2催化剂活性与稳定性促进的原因。