贵金属负载在载体上的催化剂（NM/support）广泛应用能源与环境催化。如何设计与开发低温、高效、高贵金属利用率的NM/support催化剂一直是催化科学研究的热点之一。实验与理论研究表明,NM/support催化剂上贵金属纳米粒子的表界面结构（价态、O/NM比、粒子尺寸、载体结构等）决定了催化剂的活性中心与反应性能,而催化剂的结构与处理条件（气氛与温度）、贵金属纳米粒子尺寸及反应气氛等因素密切相关。本文选择贵金属催化剂铑及其氧化物,利用密度泛函理论（DFT）、原子热力学方法、晶体的Wulff规则、全局结构优化程序（USPEX）,系统研究了温度和气氛对Rh2O3暴露面的影响,为可控合成特定的金属氧化物提供依据。在此基础上,系统计算不同Rh/O比、不同尺寸RhxOy团簇的结构,研究了温度和气氛对不同尺寸RhxOy团簇的的影响,不同Rh/O比RhxOy团簇的催化作用。为研究不同气氛、温度对Rh2O3纳米颗粒晶面结构的影响,本文选取O2分子代表氧化性气氛,H2分子代表还原性气氛,利用密度泛函理论与原子热力学方法,计算了不同覆盖度下O2与H2在Rh2O3各表面的吸附行为,得到不同温度和气氛条件下Rh2O3各个晶面的表面自由能。在此基础上,利用Wulff规则构造出相应温度与气氛下Rh2O3纳米粒子的形貌,建立晶面表面能与金属纳米颗粒暴露晶面的关系。为研究不同气氛、温度对RhxOy纳米粒子表面与内部结构的影响,本文从团簇的角度,以O2分子代表氧化性气氛,H2分子代表还原性气氛,利用密度泛函理论与全局结构搜索程序（USPEX）系统计算了不同气氛、温度对RhxOy团簇的影响。利用USPEX软件搜索了不同大小的Rh2xO3x团簇和不同Rh/O比的Rh8Ox团簇、Rh20Ox团簇结构。在此基础上,计算了RhxOy团簇的表面能,通过改变团簇表面吸附H2与O2的覆盖度与温度,得到不同温度、气氛对团簇表面能的影响,进而得到不同气氛与温度下最稳定的RhxOy团簇,为获得不同气氛与温度下较稳定的金属氧化物催化剂结构提供了理论依据。在全局搜索最稳定Rh20Oy团簇结构的基础上,以CO氧化为模型反应,系统研究了不同气氛下Rh20Ox团簇的催化反应活性。通过系统计算CO在Rh20Ox团簇与O2反应行为,获取不同Rh20Ox团簇结构对CO氧化活性的差别;通过系统计算CO与Rh20Oy团簇表面O原子的反应行为,获取不同Rh20Ox团簇表面O原子氧化活性的差别。在以上研究工作的基础上,发现贵金属氧化物结构在纯金属Rh和纯氧化物Rh2O3之间的金属氧化物RhxOy（x/y＞2/3）的CO氧化反应的催化性能较好。这种思路为制备催化性能较高的催化剂提供了理论参考。水气含量也是反应气氛中重要的影响因素。为了探究反应气氛对CO氧化反应的影响,本文选取纳米棒和十二面体两种形貌的α-Fe2O3为载体,制备了Pt/α-Fe2O3催化剂。在有水和无水的反应气氛中考察了催化剂对CO氧化催化性能的影响,以及水气含量对反应的影响。结果表明纳米棒和纳米棒负载的Pt催化剂具有比十二面体更高的活性。纳米棒负载的Pt催化剂对高浓度水气具有良好的耐受性（11.7%）,在水气含量不超过11.7%的条件下,水促进反应;在水气含量达到16.7%以后,水的存在会抑制反应进行;在水气含量为5.88%～11.7%的范围内,催化剂的活性对水气含量不敏感,具有较好的操作弹性。