柴油车具有热效率高、经济性好、CO₂排放量低、动力性能优异等特点,因此,能缓解能源短缺和符合低碳排放方面的优势,机动车柴油化是大势所趋。然而,近年来出现了雾霾等各种空气污染,其中柴油车排放的尾气中炭烟颗粒（PM）是造成空气污染的重要原因之一。炭烟颗粒不仅污染空气环境,而且其颗粒尺寸小,易漂浮,表面吸附了大量的致癌物质,对人体的健康造成严重危害。目前,后处理技术是消除炭烟颗粒的最有效方法之一。因此,研发新型高效氧化催化剂消除PM具有重要的科学研究意义和环境保护意义。本论文主要依据两点思路设计制备新型催化剂:一是设计三维有序大孔催化剂,这种孔道允许炭烟颗粒通入,在催化剂内部扩散传质,与更多的活性位接触,有效增大了催化剂与反应物的接触面积;二是设计了双层CeO₂/3DOM TiO₂氧化物载体,铈钛的协同作用提高载体的结构稳定性和贮氧-放氧能力,将活性组分过渡金属氧化物担载到双层载体上,以高度分散的纳米尺寸形式分布在孔道骨架上,提高催化剂的氧化还原能力来改善催化剂的活性。利用SEM、TEM、HTEM、XRD、UV-Vis、Raman、H₂-TPR以及TPO等手段对所制备的双层载体及催化剂的结构和物化性能进行了分析表征,主要内容与结论如下:1.采用无皂乳液聚合法,制备了平均直径为380nm的聚甲基丙烯酸甲酯微球,粒径均一,单分散性好。离心沉积法制备了PMMA胶体晶体模板,以钛酸四丁酯、盐酸、水、乙醇为前驱体溶液,制备了基础载体3DOM TiO₂,结构规整,孔壁均匀坚固。2.利用滴加沉淀法成功制备出三维有序大孔CeO₂/3DOM TiO₂双层载体,大孔结构依然完整稳定,孔道贯通,增加了炭黑颗粒与催化剂的有效接触,该载体具有一定的炭烟燃烧催化活性。CeO₂可产生低价铈和氧缺陷,提供“氧池”,当TiO₂与其共存时,氧化铈与二氧化钛具有协同催化作用,使催化剂载体具有一定活性。双层载体不仅增加催化剂的活性,提高了生成CO₂选择性,同时还增加催化剂稳定性,所以双层载体CeO₂/TiO₂是非常具有优势的载体。3.用三维有序大孔CeO₂/3DOM TiO₂双层载体担载了三种不同的过渡金属Co、Mn、Cu的氧化物制备得到三个系列的y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂,m-MnO_x/CeO₂/3DOM TiO₂,n-CuO/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂。过渡金属元素具有可变的化合价,其氧化物晶型一般不规则,晶体内有大量晶格缺陷和氧空位,对炭烟催化有很好的效果。通过改变过渡金属氧化物的种类和用量,可以调变炭烟燃烧催化活性。活性评价结果表明,催化活性顺序为MnO_x/CeO₂/3DOM TiO₂>Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂>CuO/CeO₂/3DOM TiO₂,与对应的双层载体相比,它们的炭烟燃烧催化性能都有了很大的提高。