我国包括炭黑在内的颗粒物排放来源广泛,排放量居于高位,对生态环境和人体健康造成危害,治理任务艰巨;但同时炭黑治理技术支撑不够。催化燃烧是炭黑燃烧的优选处理技术,但其瓶颈在于催化剂性能不足,亟需提升以提高效能、降低成本。本研究首先以性能优异、有应用前景为原则优选出水热法作为Mn Ox-Ce O₂合成方法,再通过三维几何模型及XRD、XPS、In-situ Raman等多种表征方法,从形貌对活性氧物种利用效率的影响、活性氧物种在催化过程中的促进作用等角度探究了炭黑催化燃烧的关键影响因素。首先优选了催化剂制备方法。以固定的Mn-Ce原子比用七种方法制备了Mn O_x-Ce O₂催化剂,其中水热法制得的催化剂活性最优。接着从比表面积、晶体结构、表面形貌、化学性质（涉氧参量、元素价态）等角度分析了构效关系,总结得到炭黑催化燃烧主要受到两种因素影响:形貌改变带来的接触效率改善、制备条件和低价Mn离子含量增加带来的涉氧参量和氧物种活化能力改善。随后探究了形貌在反应中的影响。以固定成分、不同水热温度合成了纳米棒型、纳米颗粒型Mn O_x-Ce O₂,其中纳米颗粒型催化剂（MC-p）具有更优的活性(T₁₀:314°C,T₅₀:346°C,T₉₀:383°C)。随后本文引入三维几何模型分析它们的理论接触效率,MC-p接触概率较高（9.549>7.539）。接着通过In-situ UV-Raman实验发现MC-p在反应中具有更高的活性氧物种利用效率,证明了形貌及活性氧物种的利用效率是影响催化活性的重要因素。最后研究了活性氧物种在反应中的作用。通过水热法制备了一系列成分不同形貌相同的催化剂,其中Mn-Ce原子比为7:3的样品活性最优(T₁₀:313°C,T₅₀:332°C,T₉₀:369°C)。随后通过表征发现Mn-Ce-O固溶体的形成及更多的低价态物种生成有利于表面氧空位浓度及表面活性氧物种浓度提高,并通过Pearson相关性分析发现二者具有显著的正相关性,此发现可为定量研究活性氧物种演化所借鉴。本文开发了具有优异炭黑催化燃烧活性的催化剂,并通过XRD、XPS、in-situ Raman等表征探讨了形貌对活性氧物种的影响及氧物种在催化反应中的促进作用,为今后进行定量观测活性氧物种的演化及进一步改进催化剂性能建立了基础。