目前,我国大气污染特征从局部、单一的大气污染向区域、复合型大气污染转变。持续增长的挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）是形成臭氧（O₃）和细颗粒物(PM_2.5)的重要前体物之一,导致高浓度近地面臭氧和二次有机气溶胶污染事件频发。一氧化碳（CO）具有可燃性和有毒性,化学性质稳定,可长时间存在于大气环境中。因此,有必要同时控制VOCs和CO的排放,减少它们对大气环境的污染。催化氧化技术是治理VOCs和CO最有效的技术之一,其中研发高效经济的催化剂是该技术的核心。负载型Pt基催化剂在VOCs和CO氧化反应中均展示出了高活性,但其成本极高、资源有限,且容易发生CO中毒,因此需要提高Pt基催化剂低温催化性能和贵金属利用率,从而有效降低其运行成本。通过添加第二非贵金属（Co、Ni、Cu等）活性组分以及调控贵金属与金属氧化物载体强相互作用的途径既能提高催化剂活性,又能在一定程度上降低催化剂的成本。重要的是,通过负载在不同载体上可调控贵金属与载体之间相互作用强弱,达到稳定贵金属颗粒和提高催化性能的作用。基于此,本文制备了一系列双金属Pt-M（M=Ni、Co和Cu）纳米合金催化剂和Pt基（Pt-Al₂O₃、Pt-Co₃O₄和Pt-Ce O₂）催化剂,探讨了催化剂结构与CO/甲苯共氧化催化性能之间的构-效关系,并结合了原位红外光谱技术深入研究了Pt基催化剂催化氧化CO与甲苯的反应机理。本文主要内容与结论如下:（1）通过引入廉价过渡金属元素M与贵金属Pt形成纳米合金,并成功在Al₂O₃载体上得到双金属Pt-M（M=Ni、Co和Cu）/Al₂O₃催化剂,并探究了引入廉价过渡金属元素M对Pt基催化剂的结构,CO/甲苯氧化反应催化活性的影响。发现在单独CO与甲苯氧化反应中,Pt-Co/Al₂O₃催化剂均表现出了最好的催化活性;其中双金属Pt-M/Al₂O₃催化剂对单独CO氧化反应表现出相同的催化性能(T₉₉/CO=160℃),它们的催化活性均高于Pt/Al₂O₃催化剂。当CO与甲苯共氧化反应时,虽然所有Pt基催化剂对CO与甲苯氧化反应的催化活性均有所下降,但Pt-Co/Al₂O₃催化剂仍表现出较好的催化活性。此外,Pt-Co/Al₂O₃催化剂具有较好稳定性和耐湿性,引入水汽可提高催化剂的催化性能。通过表征分析发现,Pt-Co/Al₂O₃催化剂表面具有较高的Pt颗粒分散度和TOF值,以及更高浓度的表面氧空位、良好的晶格氧迁移/活化速率和低温氧化还原性,导致Pt-Co/Al₂O₃催化剂能够展示出最好的CO/甲苯氧化催化活性。（2）通过乙二醇还原法合成了尺寸为3.3-3.7 nm的Pt纳米颗粒,负载后得到了Pt-Al₂O₃、Pt-Co₃O₄和Pt-Ce O₂催化剂。通过催化活性测定,发现Pt-Ce O₂催化剂在不同反应条件下对CO和甲苯氧化的催化性能都最好,尤其是CO和甲苯共氧化反应。其中,具有双活性位点（贵金属位和氧缺陷位）的Pt-Ce O₂催化剂可减少CO和甲苯分子之间的相互抑制作用,而传统Al₂O₃为载体的Pt-Al₂O₃催化剂不具有这种特性,导致其在CO与甲苯共氧化时催化性能大幅降低。此外,Pt-Ce O₂催化剂表现出了优异的稳定性和耐湿性,且水汽的存在可促进Pt-Ce O₂催化剂上CO/甲苯氧化反应的进行,尤其是CO与甲苯共氧化反应。结果表明,Pt-Ce O₂催化剂作为双活性位点催化剂,其表面氧物种与邻近Pt颗粒之间的金属-载体强相互作用（Pt-O-Ce）,不仅可以诱导氧空位的形成,而且可以改善催化剂的Pt纳米颗粒分散度和低温氧化还原性,从而提高催化剂的催化活性。当CO与甲苯混合氧化时,Pt-Ce O₂催化剂能够有效地减少CO和甲苯之间竞争吸附的抑制作用。（3）利用原位红外光谱图研究分析得到,CO氧化反应途径为CO吸附在Pt基催化剂表面上后快速转化为各种碳酸盐类和碳酸氢盐类物种,然后再完全分解为CO₂。甲苯催化氧化反应的路径为:首先,甲苯由于甲基上C-H键断裂而被迅速吸附、活化形成苄基;然后,苄基进一步氧化为苯甲醛、苯甲酸类、甲酸盐类等关键中间产物,最后深度氧化为CO₂和H₂O。此外,在CO和甲苯混合氧化条件下,CO与甲苯在活性位点上存在竞争吸附减缓了氧化反应速率,但CO与甲苯二者的氧化反应途径可能是相互独立、互不干扰的。分析结果证明了具有双活性位点的Pt-Ce O₂催化剂形成金属-载体强相互作用可加快各种关键物种的形成和氧的活化、迁移,从而有效缓解CO与甲苯氧化的相互抑制作用。