环境与能源危机已然成为当今世界亟待解决的头等问题。挥发性有机污染物（VOCs）作为工业快速发展的副产物,不仅对生态环境造成污染,而且严重威胁人类健康;CH₄/CO₂重整反应能够高效地利用大自然海量存在的CH₄和CO₂,减弱温室效应并生成有利于费-脱合成的合成气。二氧化铈（CeO₂）具有独特的储/放氧、混合价态（3+,4+）和晶格氧活性高等性能,它在催化氧化VOCs和CH₄/CO₂重整反应中具有重要应用前景。但是纯CeO₂活性不高,基于此,本文从CeO₂独特的物理化学性能出发,通过调控纳米CeO₂的微结构、负载活性金属、探究金属-载体相互作用和反应物分子活化路径等方面来提高CeO₂基负载型催化剂的催化活性和稳定性。主要创新点与研究结果如下:1、发现质量分数为1.0%的Pt纳米颗粒部分局域在介孔CeO₂的微型介孔（Pt/CeO₂-MM）时,具有很高的VOCs热催化氧化活性。与质量分数为1.0%的Pt纳米颗粒负载于CeO₂纳米立方块的表面（Pt/CeO₂-NC）相比,Pt/CeO₂-MM催化剂催化氧化苯的T₅₀（苯的催化转化率为50%对应的反应温度）和T₉₀（苯的催化转化率为90%对应的反应温度）降低幅度分别为149℃和196℃;Pt/CeO₂-MM在140℃时的转换频率是相同条件下Pt/CeO₂-NC的9.0倍。我们从理论和实验（CO-TPR、CO-TPD、H₂脉冲滴定和HRTEM）上研究了Pt/CeO₂-MM催化活性显著提升的原因是由于Pt/CeO₂-MM中存在着一种新的金属-载体相互作用,即Pt/CeO₂界面处的晶格氧活性对其热催化性能有重要影响,当Pt纳米颗粒部分局域在介孔CeO₂的微型介孔时,能够显著提高Pt纳米颗粒和CeO₂界面处的晶格氧活性,从而显著增强Pt/CeO₂-MM的热催化活性。2、发现质量分数为1.0%的Pt纳米颗粒部分局域在介孔CeO₂的微型介孔（Pt/CeO₂-MM）时,在全谱太阳光、可见-红外光、红外光照射下具有很高的VOCs催化氧化活性和优良的催化稳定性,发现了热电子诱导的光活化新机制能够显著提高Pt/CeO₂-MM催化剂的催化活性:发现在Xe灯光源（其光谱与太阳光谱相似）的照射下,Pt/CeO₂-MM催化剂对苯等VOCs具有非常高的催化氧化活性及优良的稳定性;在可见-红外光、红外光照射下,Pt/CeO₂-MM催化剂对苯仍然具有高效的催化氧化活性;我们对其根源进行了研究,发现Pt/CeO₂-MM催化剂遵循的是一种新的光催化机理:（a）光致热催化:Pt/CeO₂-MM催化剂在全太阳光谱范围有很强的吸收,能够有效地将光能转化为热能,使催化剂表面温度升高;同时Pt/CeO₂-MM催化剂具有优良的低温热催化氧化活性,从而使Pt/CeO₂-MM催化剂具有高效的全谱太阳光、可见-红外光、红外光驱动光致热催化活性。（b）光活化:通过原位红外证实,在光照条件下产生的热电子能够有效地活化吸附在Pt纳米颗粒上的反应物分子（如:苯）,从而进一步提高Pt/CeO₂-MM催化剂的光致热催化活性。3、以NaBH₄为还原剂,将质量分数为1.0%的Pt纳米颗粒负载在介孔CeO₂纳米棒的表面（Pt/CeO₂-MNR）,发现Pt/CeO₂-MNR在聚焦全谱太阳光和可见-红外光照射下具有很高的CH₄/CO₂重整反应活性。在全谱太阳光照射下,Pt/CeO₂-MNR的H₂生成速率(r_H2)和CO生成速率(r_CO)分别为5.7 mmol g^-1 min^-1,6.0 mmol g^-1 min^-1,其太阳能转化为化学能的能量转化效率高达10.3%。值得注意的是,即使Pt/CeO₂-MNR在690 nm以上的可见-红外光照射下,它仍然具有较高的H₂和CO生成速率(r_H2=3.3 mmol g^-1 min^-1,r_CO=3.7 mmol g^-1 min^-1),其太阳能转化为化学能的能量转化效率高达10.6%;Pt/CeO₂-MNR纳米复合物在全谱太阳光照射下经过长达100 h的稳定性测试后,其催化活性几乎没有任何改变。发现Pt/CeO₂-MNR纳米复合物优异光致热驱动CH₄/CO₂重整反应的根源是:（a）优异的热催化性能;（b）在全光谱范围内都拥有极高的光热转化效率。4、以Ce（NO₃）₃·6H₂O,Ni（NO₃）₂·6H₂O和C₆H₈O₇·6H₂O为原料,采用简易的溶胶凝胶法,在80℃反应温度下,合成了不同Ni含量的Ni/CeO₂纳米复合催化剂。发现Ni/CeO₂-C能高效地吸收入射到催化剂表面的全谱太阳光、可见-红外光和红外光,并能有效地将吸收到的光能转化为热能;发现Ni/CeO₂-C具有优异的聚焦全谱太阳光、可见-红外光和红外光光致热催化和储能性能,在全谱太阳光照射下,Ni/CeO₂-C的H₂生成速率(r_H2)和CO生成速率(r_CO)分别为6.5 mmol g^-1 min^-1,6.3 mmol g^-1 min^-1,其太阳能转化为化学能的能量转化效率高达11.1%。即使在830 nm以上的红外光照射下,Ni/CeO₂-C仍然具有较高的H₂和CO生成速率(r_H2=1.6 mmol g^-1 min^-1,r_CO=2.1 mmol g^-1 min^-1),其太阳能转化为化学能的能量转化效率为4.1%;在光致热储能机理作用下,Ni/CeO₂-C展现出优异的光致热催化稳定性。