碳烟和NOx是柴油车尾气中的主要污染物，催化净化技术是消除柴油车尾气污染最有效的方法之一。开发高效的催化剂，以降低碳烟的燃烧温度，提高NOx的消除效率是催化技术的关键。本文选取Co基水滑石基氧化物催化剂和Mn基氧化物催化剂作为研究对象，分别考察其对碳烟燃烧以及碳烟和NOx同时消除的催化性能，优化了稀土元素的掺杂量，MnOx的制备方法以及催化剂的焙烧温度等参数。此外，基于各种表征结果，对Co基催化剂上C-NO-O2反应路径和Mn基催化剂上活性氧的传递路径进行了探讨。首先，采用pH值共沉淀法制备了Ce掺杂的Co2.5Mg0.5Al1-x%Cex%O水滑石基氧化物催化剂，考察了Ce的掺杂量对催化剂碳烟-NOx同时消除活性的影响。活性测试表明，当Ce的取代量为8%时，催化效果最佳。Ce的掺杂提高了催化剂的比表面积，增加了催化剂表面晶格氧的数量和氧化还原性能。原位红外结果表明，NO在催化剂表面被氧化，以硝酸盐的形式储存，促进了NOx气氛下催化剂上的碳烟燃烧。其次，在Co2.5Mg0.5Al1.0O水滑石层板引入La3+，部分取代Al3+，经焙烧后形成水滑石基氧化物催化剂，用于碳烟-NOx同时消除反应。发现，La取代后可以降低碳烟燃烧反应的活化能，提高碳烟-NOx同时消除效率。表征结果表明，La掺杂可以降低催化剂的晶粒大小，改善催化剂的氧化还原性能，提高表面晶格氧的活动度，以促进NO的氧化和储存，为同时反应提供活性氧物种。而且通过对比实验，发现储存的硝酸盐可以直接与碳烟反应，为碳烟燃烧可能经历了硝酸盐反应路径提供了直接证据。此外，采用不同的制备条件，合成出不同物相的锰氧化物催化剂，用于碳烟燃烧反应。考察了不同的锰源和沉淀剂，不同制备方法得到的锰氧化物的晶相结构、物化性质及对碳烟燃烧的催化性能。结果表明，以醋酸锰为锰源，碳酸铵为沉淀剂得到的样品焙烧后具有单一的Mn2O3物相，并表现出最好的碳烟燃烧活性。对催化剂的结构和氧化性能研究发现，该催化剂具有多孔的海绵状纳米结构，能够增加催化剂和碳烟的接触位，同时其表面的吸附氧活性最好，能够快速迁移到碳烟表面，并活化NO生成强氧化性的NO2,促进碳烟燃烧。根据优化的制备条件，考察Ce的掺杂量对纯Mn2O3催化剂的结构和性能影响。结构表征表明：Ce掺杂后，MnCeOx氧化物中存在不同种类的Mn物种，由于Mn-Ce间的相互作用，催化剂的氢气还原温度降低，可还原性增强。由于MnCeOx固溶体的生成，样品的表面氧空位增多，表面活性氧数量增多。同时，由于在固溶体上氧物种的迁移活化非常容易，NOx的存在并没有大大促进碳烟的催化燃烧，在固溶体上碳烟燃烧遵循氧溢流机理。最后，利用优化的Ce掺杂量，掺入一定量的稀土元素La，考察了不同焙烧温度对Mn-Ce-La-O氧化物催化剂的结构和碳烟燃烧性能的影响。结果表明，即使在高温下焙烧，Mn-Ce-La-O氧化物催化剂对碳烟燃烧反应也表现出良好的催化活性。在焙烧温度升高时，虽然固溶体结构可能被破坏，Mn2O3从固溶体中析出，但是仍然存在Mn-Ce间的相互作用，促进了活性氧的传递，同时结构助剂La的存在稳定了活性组分，使得催化剂的高活性能够基本保持。