我国社会经济的持续快速发展所带来的大气污染问题日益严重,受到了广泛的关注。一氧化碳(CO)是一种主要的大气污染物,通过催化氧化的方法可实现对CO的有效消除,其关键在于开发高性能的催化CO氧化的催化剂。C0304具有很高的CO氧化活性,被认为是最有可能取代贵金属的催化剂。在本文的研究中,通过对C0304进行掺杂或者负载金等方法,对其表面结构和表面化学性质进行修饰,调节其对CO吸附、02的活化等的性质,从而提高催化剂的反应性能,并进一步加深对CO氧化反应的认识。得到如下主要结果：(1)分别通过沉淀和共沉淀方法制备出C0304和Bi2O3-Co3O4催化剂,结果表明Bi203的掺杂能够显著提高C0304催化剂对CO氧化的活性和低温稳定性,并且随着Bi203含量的增加催化剂的性能呈现“火山型”曲线的变化趋势,其中20wt.%Bi2O3-Co3O4表现出最高的CO氧化活性,可在-89℃下实现CO的完全转化,并且在-75℃的反应温度下10h内实现CO的完全氧化。表征结果表明,适量Bi203可进入C0304的晶格中,产生出晶格扭曲和结构缺陷,同时Bi203与C0304之间的相互作用,使得C0304催化剂的氧化还原性能以及氧的流动性都能得到显著地提高。Bi203的引入提高了催化剂表面Co3+的浓度,并促进了体相中Co2+的形成。表面Co3+的富集有利于CO在表面的吸附,体相中Co2+含量的增加促进了氧空穴的形成,并进一步增强了催化剂吸附和活化氧的能力。动力学研究表明,对于CO的催化氧化,Bi203的引入不仅可提高了C0304催化剂的表面活性位的数目,同时提高了单一活性位的催化能力。(2)提出了在足够CO吸附的前提下,降低CO的吸附强度,并同时增强催化剂对02的活化这一思路,来选择掺杂离子的种类,进一步提高C0304基催化剂的CO氧化性能。根据掺杂离子应具备低的M-O(金属-氧)键能,大的离子半径和相对较低的电负性等的特点,选择In203对C0304进行改性。结果表明：In203的引入显著提高C0304催化剂上CO氧化的活性,其中25wt.%In2O3-Co3O4样品可以在-105℃的条件下实现CO的全转化,这是首次实现催化剂可以在-100℃以下完全转化CO,同时其稳定性也得到了显著提高。表征结果表明,In203的掺杂使得C0304催化剂的晶格发生膨胀并产生出结构扭曲,改变了C0304催化剂的四配位四面体(C004)和六配位八面体(C006)的Raman对称性和UV-Visible吸收,使电子从02-到C02+或C03+的跃迁变得更加容易,同时Co-O键长被拉伸,Co-O键被削弱。In203的掺杂还导致Co的d带中心下降,使得CO在C0304表面的吸附变得更加弱,进而使碳酸盐物种在催化剂表面的积累得到了显著抑制。DFT计算表明也表明,随着In203的引入,CO的吸附能,氧空穴形成能以及CO在In2O3-Co3O4表面上的反应能垒都得到了有效降低。(3)利用C0304表面所产生的氧空穴可稳定金粒子,并调节Au的表面化学状态这一思路,制备了Au/Co3O4催化剂。结果表明,利用这一方法制备了C0304负载的单原子金催化剂,可以在-100℃下实现CO的完全转化,并且可以在-75℃下,维持CO完全转化达到20h。所制备的催化剂还具有良好的稳定性,经连续4次不同温度预处理(25-300℃范围内)后的反应循环,催化剂的活性无明显变化。XPS实验结果证实了表面Auδ+物种的存在,CO-TPR和O2-TPD实验结果表明单原子Au催化剂对氧气的活化得到了显著提高,因而能够提供更多的活性氧物种参与催化反应。1802同位素示踪实验表明,CO在单原子Au/Co3O4催化剂表面存在着两种可能的反应路径：1)吸附在C0304表面上的CO优先与吸附在Au的氧气反应；2)载体的晶格氧参与反应。其中路径1更容易发生。当单原子金所提高的活性氧数目供应不足时,或者升高反应温度,反应路径2所占比例增加。