随着工业化进程的推进,一氧化碳（CO）成为世界各国密切关注的日益严重的空气污染物之一,其主要来源于矿物燃料不完全燃烧产生的工业烟气和机动车尾气排放,CO不仅造成大气环境污染,还对人类的健康造成威胁。催化氧化技术由于使用范围广、效率高、不存在二次污染等问题,显示出良好的应用前景,已经成为消除CO最有效的方法之一。但是,目前传统的CO氧化催化剂存在成本高且环境安全性不好等缺点。针对上述问题,开发新型低温高效、成本低廉、安全环保的CO氧化催化剂成为多相催化领域的热门课题之一。磷灰石矿物是一系列含钙的磷酸盐矿物的总称,如羟基磷灰石（HAP）作为人类与脊椎动物骨骼与牙齿的主要无机矿物组成,无毒无害,具有良好的环境安全性,并且其制备所用到的原料廉价易得,同时该材料还具有极佳的离子交换能力、可调节的表面酸碱性质以及优异的化学和热稳定性。氟磷灰石（FAP）和氯磷灰石（Cl AP）也具有类似的物理和化学性质,所以本文将采用磷灰石作为催化剂的载体,分别选用金及过渡金属锰、钴、镍、铜为活性组分,研究其在CO催化氧化反应中的活性及催化性能的调控机制。本文主要在以下几个方面开展了相关工作:1.以沉积沉淀法制备了Au/HAP催化剂,并对其进行CO氧化性能评估,发现新鲜催化剂会产生明显的诱导期现象。经不同预处理气氛（H2和He）处理后并不能明显改变诱导期,但是经反应气氛（CO+O2）预处理后诱导期基本消失。通过对CO氧化反应前后Au/HAP催化剂进行一系列表征以研究诱导期产生的原因,催化剂表征结果显示反应前后催化剂的晶体结构、载体形貌、Au颗粒尺寸和晶面间距均未发生明显的变化。进一步研究发现反应后的催化剂表面碱性减弱,并且经CO氧化反应后催化剂表面零价金物种（Au~0）被逐渐氧化为阳离子金物种(Auδ+),而这也是产生诱导期的原因:新鲜催化剂表面Au主要以Au~0的形式存在,反应过程中逐渐转变为Auδ+,而Auδ+比Au~0拥有更强的催化氧化能力。2.为了进一步促进Au/HAP催化剂表面Au~0转变为Auδ+,分别采用Cl或F元素代替HAP中的羟基制备了Au/Cl AP和Au/FAP催化剂,在CO氧化活性测试中,两种催化剂的诱导期均显著缩短,尤其是Au/FAP催化剂,在反应温度为90°C时诱导期基本消失。催化剂表征结果显示Cl和F代替羟基后,催化剂的形貌结构、Au的颗粒尺寸和晶面间距没有显著变化。与Au/HAP及Au/Cl AP相比,Au/FAP催化剂表面碱性较弱,而且对CO的吸附以及对O2活化能力更强。进一步研究表明,与Au/HAP相比,Au/Cl AP和Au/FAP中Auδ+比例更高,并且Au/Cl AP和Au/FAP能在更低的温度下将CO氧化为CO2,其催化活性显著高于Au/HAP催化剂。3.为了进一步降低催化剂的成本,选用较为廉价的过渡金属Mn、Co、Ni、Cu为活性组分,分别制备了HAP负载的催化剂Mn/HAP、Co/HAP、Ni/HAP和Cu/HAP,其中Co/HAP催化剂表现出最优的CO催化氧化性能。为进一步研究制备工艺对Co/HAP催化效果的影响,比较了三种制备方法:沉积沉淀法（Co/HAP-DP）、浸渍法（Co/HAP-IM）和共沉淀法（Co/HAP-PM）分别制得的催化剂的CO氧化性能,其催化活性依次是Co/HAP-DP＞Co/HAP-IM＞Co/HAP-PM。催化剂表征结果表明,Co/HAP-DP催化剂表现出最好的CO氧化活性,主要归因于表面Co Ox物种分散较为均匀,且其表面碱性较弱,Co Ox物种作为主要的催化氧化活性中心,促进了CO向CO2的转化,而其较弱的表面碱性,降低了对CO2的吸附,从而使该催化剂具有较高的CO氧化活性。值得注意的是,虽然Co/HAP-IM催化剂中Co的实际负载量高于Co/HAP-DP,但其表面Co Ox的分散性较差以及较强的表面碱性导致其催化活性较低。对于共沉淀法制备的Co/HAP-PM催化剂,其Co的实际负载量较低,并且其Co物种主要以Co2+物种形式存在,此外,其表面碱性较强,所以其CO氧化活性相对较低。