近年来,柴油车排放的细颗粒物成为大气污染的主要诱因,引起社会广泛关注。柴油颗粒捕集器（DPF）被认为是是柴油车排放控制的有效手段,其催化再生问题成为近年来的研究热点之一。碳烟颗粒的催化氧化过程实质是碳烟/催化剂/O₂的三相催化反应,催化剂的本征活性取决于活性氧的产生和转移,但依赖于催化剂与碳烟之间的接触程度。已有研究证实,通过催化剂形貌调控可以实现催化剂与碳烟接触程度的提高,从而使催化剂本征活性充分释放。本文以丝瓜络为生物模板制备一系列具有多级管状结构的铈基氧化物催化剂,探讨了其碳烟燃烧（Soot-TPO）催化氧化活性,并结合XRD、BET、SEM、H₂-TPR、O₂-TPO、Raman、XPS等测试手段对其结构和氧化还原性能进行表征,以活性氧的产生和过渡金属离子不同价态的变化规律为切入点研究了材料的碳烟催化氧化机理。通过研究不同含量Cu掺杂CeO₂-Zr O₂（Ce/Zr=1:1,x Hc@CZs,x=1,3,5,8）的结构与催化活性,发现当Cu掺量在0.01-0.08时催化剂均为Ce_0.75Zr_0.25O₂（富铈相）和Ce_0.16Zr_0.84O₂（富锆相）,随着Cu含量的增加这种相分离现象加剧。Cu的掺入提高了催化剂的氧缺陷程度和氧化还原能力,进而提高催化剂的催化活性。相比其他样品,1Hc@CZs催化剂体现了最高的催化活性(T₅₀=396℃)和重复使用性。由于相分离现象的存在对多级管状结构产生开裂,导致Cu含量高的催化剂催化活性下降。通过研究不同含量Mn掺杂的CeO₂（CM-x,x=0.1,0.3,0.5,1）的结构与催化活性,发现Mn的引入有利于产生更多的氧缺陷,相比于CeO₂催化剂铈锰固溶体催化剂的催化活性明显提高。随着锰含量的增加,样品催化活性呈先增高后降低的趋势。当Ce:Mn为1:0.3时,催化剂具有最好的催化活性(T₅₀=416℃)、重复使用性和热稳定性。对比不同过渡金属离子Mⁿ⁺掺杂（掺杂量40 at.%）的多级管状铈基氧化物（M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La）,发现除Ce-Cu体系外所有样品均具有均相的CeO₂立方萤石结构。掺杂后的催化剂晶粒尺寸减小,比表面积增大,并能够促进活性氧在晶格中的迁移,提高催化剂的氧化还原能力,还能促进催化剂中氧缺陷的产生,提高氧空位浓度。松散接触下的活性顺序为Ce-Mn>Ce-Cu>Ce-Co>Ce-Ni>Ce-Fe>Ce-La。对比不同离子的影响,Ce-La体系催化活性最差,而Ce-Mn体系最好,这与表面活性氧的数量成正比例。