一氧化碳（CO）是一种无色、无味、危险、易燃、有毒的气体,具有一定的还原性,在空气中能持久稳定存在。CO作为最有害的碳氧化物,亟需开发一种高灵敏度、高选择性和可靠的传感器,用于实时检测低浓度CO。亦可制备一种高效催化剂,将CO直接转化为无毒的CO2。作为n型半导体,Sn O2具有价格便宜、耐光、耐热等诸多优点,并且可以活化表面的吸附氧。因其优越性在众多过渡金属氧化物中脱颖而出,成为一种受欢迎的催化材料。在本论文中,利用密度泛函理论（DFT）系统地研究了一系列分散在Sn O2（110）完美表面的过渡金属原子,包括贵金属和非贵金属。作为低温CO氧化的候选催化剂,针对吸附前后表面构型的变化、Bader电荷、差分电荷、态密度（DOS）等进行了详细讨论。金属在Sn O2（110）完美表面的最佳吸附位点是HL位点,即表面O2C原子和Sn5C原子之间的桥位。还研究了整个体系的结合能,发现所有金属都能稳定地锚定在Sn O2（110）表面。复合材料的电子性质表明,一些金属如Ru、Rh、Pd等,与Sn O2载体之间存在活跃的电荷转移。同时,DOS证实某些材料具有磁性。投影态密度（PDOS）在费米能级附近出现了小杂峰,杂峰的引入导致吸附后体系的能量降低。值得注意的是,靠近费米能级的地方出现了Pt的5d态和6s态,Pt的d带中心最接近费米能级,处在-1.00 eV的位置,这可能表明其具有非凡的反应活性。因此,最终确定将Pt负载在Sn O2上。随后,通过硼氢化钠还原法合成了PtNPs/SnO2,对其结构及传感性能进行了初步研究。TEM表明Pt高度分散在Sn O2载体的表面,Pt颗粒的平均粒径仅为2.8-3.4 nm,预示着其有良好的性能。XPS数据显示,Pt~0占比高达75%,而Pt~0正是其优异活性的来源。实验结果表明,0.5 wt%Pt NPs/Sn O2的CO传感性能远远优于纯Sn O2,与理论计算结果相符。0.5 wt%Pt/Sn O2传感器的响应时间仅为36 s,恢复时间仅为30 s,分别提升了3倍和5倍。此外,还利用DFT探究了Sn O2（110）完美表面上的Pt的CO反应机理,从原子层面系统探讨Pt单原子与Sn O2载体是如何作用的以及作为“活性中心”的Pt单原子吸附小分子反应物后的电子结构。特别是CO与O2共吸附时,转移了0.74|e|。结果证实,CO氧化反应遵循L-H机理,其CO氧化的速率决定步骤是*OOCO中间体形成的步骤,势垒为0.58 eV。