稀土基复合氧化物具有很高的储氧能力,在涉及储氧/释氧与氧化还原循环过程的催化领域具有良好的应用前景。铈基与镧基是两类最重要的稀土基储氧材料,该材料的催化性能与氧空位、比表面积、晶面、氧化还原能力以及结构特征等因素密切相关。三维有序大孔（3DOM）材料由于其独特的大孔结构特性体现出较高的热稳定性及化学稳定性,有利于气体分子的扩散,并能减小扩散阻力。因此系统的研究大孔材料的结构特征与其催化活性之间的演化规律,对该类材料的应用具有重要意义。本文采用胶质晶体模板法制备出系列的3DOM稀土基（铈基、镧基）复合氧化物,系统研究其物理化学特性及结构演变,重点探讨了负载型CeO₂/LaFeO₃复合氧化物界面处CeO₂与LaFeO₃的协同作用。考察了3DOM稀土基复合氧化物的还原性能、储放氧能力、热稳定性和高温redox循环行为以及材料在redox循环过程的宏观和微观演变规律等。利用化学链蒸汽重整（CLRM）技术与CO氧化（催化反应）两个有典型意义的重要反应作为探针反应考察3DOM稀土基（铈基、镧基）复合氧化物在不同反应条件下的催化行为,揭示材料的结构演变、反应的机理路径及不同氧化物间的界面协同作用。对于3DOM铈基氧化物,本文分别制备了不同Ce/Zr配比、不同孔径以及不同焙烧温度的系列3DOM铈基材料,详细考察了材料的结构、氧空位、氧移动性、比表面积、晶面、晶粒尺寸、还原性、储氧性能（OSC）、redox性能等理化性质。研究发现Zr离子的引入可以导致CeO₂晶格发生畸变,并诱导产生更多的氧空位,促进材料中晶格氧的迁移速率；焙烧温度的高低可以改变材料的比表面积、晶粒尺寸等；而材料的孔径大小主要影响材料的机械稳定性。与无孔样品相比,大孔样品表现出很高的反应活性及热稳定性。3DOM铈基氧化物作为氧载体具有较强的化学链制氢（CLRM）特性,该反应的机理研究表明,在甲烷部分氧化反应中,材料的表面还原过程造成了氧载体的活化,产生的铈物种(Ce³⁺)作为活性位将甲烷活化为氢原子和碳物种。氢原子脱附后成对重组为H₂。碳物种被材料中的晶格氧氧化为CO。在水分解反应中水分子与被还原的氧载体发生反应产生氢气,同时氧载体从水分子中获取氧实现再生。研究发现铈基氧载体具有很强的抗积碳性,在水分解反应中仅检测到氢气,并未检查到CO及CO₂等含碳物种。与纯3DOM CeO₂相比3DOM CeO₂-ZrO₂固溶体则具有更高的化学链制氢反应活性以及产氢总量。3DOM铈基氧化物催化CO氧化体现出较高的反应活性,其催化性能主要受{110}晶面的影响。3DOM铈基氧化物在催化CO氧化反应中的反应路径则主要分为两种：3DOM CeO₂-ZrO₂催化剂具备较多的氧空位以及较好的氧移动性,因此CO直接与吸附的O2反应生成CO₂是其最主要的反应路径；对于3DOM CeO₂而言,由于其氧空位较少,因此其主要通过碳酸盐的分解产生CO₂,而当碳酸盐不能及时分解,过多积累时则会导致催化剂失活。本文还制备了一系列的负载型3 DOM CeO₂/LaFeO₃复合氧化物,并且考察了CeO₂负载量对材料性质的影响。CeO₂的加入大大增大了纯LaFeO₃表面氧空位的浓度,提高了氧的移动性、储放氧能力以及redox性能。通过改变CeO₂的负载量,可以将其更好的、均匀的分散在3DOM LaFeO₃载体的表面。研究发现在材料的表面发生了氢溢流现象,证明这两种氧化物之间存在强相互作用。负载型3DOM CeO₂/LaFeO₃复合氧化物在化学链制氢反应中表现出超高的反应活性以及高温循环稳定性。CeO₂的加入抑制了甲烷部分氧化反应过程中积碳的生成,因此在水分解反应中10%CeO₂/LaFeO₃氧载体表面并无含碳气体产生,且获得了纯净的H₂。30次redox循环反应过后,其依然具有较高的反应活性。与纯CeO₂及LaFeO₃相比,负载型3DOM CeO₂/LaFeO₃复合氧化物催化CO氧化的活性大幅度提升。原位红外研究发现CeO₂/M-LaFeO₃复合氧化物的表面与CO存在着较强的相互作用,既存在化学吸附又存在物理吸附。而该氧化物与CO形成的碳酸盐较易分解形成CO₂,由于碳酸盐形成的速度与分解的速度相似,因此并未造成大量碳酸盐在样品表面积累,避免了材料表面CO氧化活性位点被覆盖,所以样品的反应活性一直较高,不会出现可逆性失活。此外,CO红外吸附谱图中,在2007 cm-1处出现了一个较强的特征峰,该峰表明CO与样品之间存在着较强的物理吸附作用。