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质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新型的清洁、高效的绿色环保型电池日益受到广泛关注。PEMFC的阳极氢气燃料气体在制备过程中含有微量CO，导致Pt电极中毒，必须进一步脱除CO。CO在催化剂上的选择性氧化（CO-PROX）方法被认为是最经济有效的方法之一。传统颗粒型催化剂在使用过程中存在床层传质阻力大，接触效率低，容易造成床层中热点及冷点问题。如何制备一种新型结构催化剂并应用于氢气中CO-PROX中，是一项既具有理论意义又具有工程应用价值的前沿性研究课题。本文综述了氢气中CO-PROX催化剂的研究进展，研究了微纤包覆复合材料及镍泡沫Al2O3膜为载体的催化剂的制备、表征及其在CO-PROX的应用，同时分析探讨了铜铬银浸渍炭上CO催化氧化的本征反应动力学。首先，本文采用等体积浸渍法分别制备了以颗粒活性炭及颗粒Al2O3为载体的Cu-Mn-O催化剂；同时通过湿法造纸-烧结工艺，以微米级活性炭为原料，制备了微纤包覆活性炭负载Cu-Mn-O催化剂。通过SEM、EDS及XRD表征手段分析催化剂的显微结构、活性物质组成及分布，考察了铜锰摩尔比、焙烧温度、载体种类、铜负载量对催化剂的表面物质及CO转化率的影响规律。结果表明，所制备的活性炭或纤包覆活性炭为载体的Cu-Mn-O催化剂的活性物质组成均为CuO、Mn2O3、Mn3O4、CuMnO2四种物质；在铜锰摩尔比为1:5，焙烧温度为250℃，铜负载量为6wt%的工艺参数条件下，在气体空速为54000h-1条件下，以颗粒活性炭为载体的Cu-Mn-O催化剂在220℃的CO转化率为65.8%，以Al2O3为载体的Cu-Mn-O催化剂在250℃时CO转化率48.2%，微纤包覆活性炭的Cu-Mn-O催化剂在220℃300℃间的CO转化率为80%86.4%。其次，本文采用等体积浸渍法分别制备了颗粒活性炭、颗粒Al2O3、微纤包覆Al2O3或活性炭、镍泡沫Al2O3膜为载体的Cu-Ce-O及Cu-Ce-Mn-O催化剂，通过XRD表征手段分析了催化剂活性物质组成和分布，研究了活性物质种类、空速、载体对Cu-Ce-O及Cu-Ce-Mn-O催化剂CO转化性能的影响。结果表明，在Al2O3为载体的不同活性物质催化剂中，在相同反应条件下，Cu-Ce-O和Cu-Ce-Mn-O在140℃240℃间CO转化率保持在60%以上；空速为12000h-1下的Cu-Ce-O及Cu-Ce-Mn-O催化剂的CO转化率比6000h-1下的CO转化率降低5%左右；相同反应条件下，CO在不同载体负载的Cu-Ce-O催化剂上的转化率高低依次排序为：镍泡沫Al2O3膜（Xco=93.5%）>微纤包覆Al2O3（Xco=85%）>颗粒Al2O3（Xco=65%），高CO转化率反应温度范围依次排序为：镍泡沫Al2O3膜（T=80K）>颗粒Al2O3（T=60K）>微纤包覆Al2O3（T=40K）；CO在不同载体负载的Cu-Ce-Mn-O催化剂上的转化率高低依次排序为：微纤包覆Al2O3（Xco=90%）>微纤包覆活性炭（83%）>镍泡沫Al2O3膜（Xco≈80%）=颗粒活性炭>颗粒Al2O3（Xco≈65%），高CO转化率反应温度范围依次排序为：颗粒Al2O3（T=110K）>镍泡沫Al2O3膜（T=80K）>微纤包覆Al2O3（T=60K）=微纤包覆活性炭（T=60K）=颗粒活性炭（T=60K）。再次，本文以商用铜铬银浸渍炭催化剂为研究对象，通过改变接触时间消除外扩散、改变粒径消除内扩散，在80℃120℃范围内考察了氢气中CO催化氧化反应的本征反应动力学，同时在90℃、接触时间为0.73-30.25g·min·L-1条件下，研究了CO在颗粒铜铬银浸渍炭上的催化氧化宏观反应动力学。结果表明，在研究条件下的本征反应动力学实验为内扩散控制，通过Arrhenius公式得该催化剂的CO催化的表观反应级数为1.5，以表面化学反应为速控步骤，表观反应活化能为Ea=41.02kJ·mol-1，指前因子A=1.524×105L·g-1·min-1；本实验条件下的宏观反应动力学实验为外扩散控制，通过Arrhenius公式计算得该反应的表观反应级数为一级，反应动力学方程为r=0.1202（1-Xco）0.2（1-0.5Xco）0.6。最后，本文采用湿法造纸-烧结工艺，以微米级商用铜铬银浸渍炭为原料，制备了微纤包覆铜铬银浸渍炭催化剂，通过SEM、XRD、XPS、TPR等表征手段，考察了制备工艺对微纤包覆铜铬银浸渍炭催化剂的显微结构、活性物质组成及分布的影响，同时通过在固定床的进出口端分别装填颗粒铜铬银浸渍炭和微纤包覆铜铬银浸渍炭构成的结构化固定床，考察了不同床层比例对CO催化性能的影响。结果表明，通过湿法造纸-烧结工艺能很好地将铜铬银浸渍炭包覆在不锈钢纤维烧结构成的三维网络结构中，湿法造纸工艺后微纤包覆铜铬银浸渍炭前驱体与原铜铬银浸渍炭的主要活性物质为Cr6+和Cu2+，高温烧结工艺后微纤包覆铜铬银浸渍炭主要活性物质为Cr3+、Cu+、Cu0；相同床层高度及反应条件下，CO在颗粒铜铬银浸渍炭固定床上的最高转化率达到90%95%，CO在微纤包覆铜铬银浸渍炭固定床上最高转化率仅为10%。