三维有序大孔（3DOM）材料因其独特的均匀大孔结构、灵活的结构组成、可调变的物理化学性质、良好的稳定性和生物相容性而在多种环境领域表现出优异的性能和应用潜力。本文通过扫描电子显微镜（SEM）,高倍透射电子显微镜（HRTEM）,X射线粉末衍射（XRD）,N₂物理吸附-脱附（N₂physical adsorption-desorption）,拉曼光谱（Raman spectra）,H₂-程序升温还原（H₂-TPR）,X射线光电子能谱（XPS）,原位漫反射傅立叶变换红外光谱（In situ DRIFTS）和CO氧化反应以及CO-SCR反应等手段对3DOM催化剂进行了表征,重点探究了催化剂的催化性能与组成、结构和性质之间的关系,并讨论了催化剂上两个模型反应的反应机理。通过胶晶模板法合成了一系列3DOM MFe₂O₄尖晶石催化剂,同时用于CO氧化和CO选择性催化还原NO_x反应。Co和Ni与Fe的协同作用不佳,且相应尖晶石氧化物的还原性能也低于纯Fe₂O₃。然而,将Cu引入Fe以形成尖晶石催化剂不仅提高了还原性能,而且还增加了表面活性氧物种,并且最佳的3DOM Cu Fe₂O₄催化剂在两个反应中均具有最高的催化活性。此外反应中Cu⁺-CO物种的出现是3DOM Cu Fe₂O₄催化剂在较低温度下具有比其他催化剂更好的催化活性的原因。同时,较高温度下氧空位的存在有利于CO氧化中O₂分子的活化和NO+CO反应中NO分子的解离。值得注意的是,在3DOM Cu Fe₂O₄催化剂上的两个反应在低温和高温区间分别遵循Langmuir-Hinshlwood（L-H）和Eley-Rideal（E-R）机理。同样采用该方法制备了一系列3DOM Ce_0.7Fe_0.2M_0.1O₂催化剂,此外利用柠檬酸溶胶凝胶法制备了块状Ce_0.7Fe_0.2Cu_0.1O₂催化剂并都用于CO-SCR反应。结果表明Cu和Ce-Fe复合氧化物之间存在较好的协同作用,3DOM结构的形成不仅提高了催化剂的还原性能和表面活性位点,而且促进了更多表面吸附氧的产生。因此,3DOM Ce_0.7Fe_0.2Cu_0.1O₂催化剂表现出最高的催化活性。此外,Cu⁺-CO物种的出现以及Ce⁴⁺和Ce³⁺之间的快速转化(Cu²⁺+Ce³⁺?Cu⁺+Ce⁴⁺)是3DOM Ce_0.7Fe_0.2Cu_0.1O₂催化剂在较低温度下有着比其他催化剂更好的催化活性的原因。同时,在较高的温度下,Fe³⁺→Fe²⁺的还原产生的氧空位以及与Ce³⁺邻近的氧空位在较高的温度下更为重要,其有利于NO的分解。在3DOM Ce_0.7Fe_0.2Cu_0.1O₂催化剂上的CO-SCR反应在低温和高温也分别遵循L-H和E-R机理。