金属有机骨架（MOFs）是一类具有规则孔道的多孔材料,近年来因其具有超高的孔隙率和比表面积等特性而备受关注。MOFs衍生材料能够部分保留其前体的结构特性,同时具备良好的稳定性,表现出很大的应用潜力。本论文选取一种MOF材料ZIF-67作为Co源提供剂和模板剂,利用煅烧气氛对MOF固体的结构影响,成功制备了一系列具有新型的分级空心结构的MOF衍生Co基催化剂,应用于一氧化碳氧化和氢化反应中,并研究揭示了该分级空心结构与催化性能之间的构效关系。论文的主要研究内容和结果如下:以ZIF-67为模板,在两步连续热解程序下通过还原-氧化法制备了具有分级空心的Co₃O₄和碳的复合材料（H-Co₃O₄@H-C）。H-Co₃O₄@H-C催化剂在一氧化碳氧化中表现出了优于其它仅具有单一空心结构催化剂的活性,在130°C下实现了一氧化碳的完全转化。催化剂表征表明H-Co₃O₄@H-C中的碳壳空腔能够减少内扩散阻力,空心Co₃O₄颗粒则能够暴露更多的活性位点而捕获更多的吸附氧,从而产生更多的氧空穴加速反应的进行。两种空心结构的组合使得H-Co₃O₄@H-C材料即使在高空速反应中仍能表现出与贵金属催化剂相媲美的催化活性(在210000mL h^-1 g^-1的空速下的一氧化碳完全转化温度为190°C),而且表现出了较好的稳定性。在上述还原-氧化法基础上再引入还原步骤,实现了分级空心的H-Co₃O₄@H-C材料到分级空心的H-Co@H-C材料的转化。独特的分级空心结构使得该催化剂在一氧化碳催化加氢反应中,催化活性和C₅⁺产物的选择性比实心结构材料都高出约2倍,其中C₅⁺产物的选择性高达73%。通过与单一空心催化剂的反应活性对比,发现分级空心结构中的碳壳空腔结构能够提高C₅⁺产物的选择性,而结构中的Co颗粒空腔能使Co颗粒暴露更多的活性位点,从而提高反应的催化活性。活性的提高使得单位时间内产生更多初级产物,增大初级产物与原料气的碰撞概率,进一步提高了C₅⁺产物的选择性。这些研究结果表明分级空心结构在一氧化碳加氢反应中存在自身的协同作用。