众所周知,挥发性有机物（VOCs）会对大气环境和人体造成极大的伤害,因此如何高效消除VOCs引起了人们的广泛重视。催化燃烧法是消除VOCs最有效的途径。负载贵金属可以提高催化剂的低温活性,因其价格昂贵,在实际工业应用中不能大量使用。过渡金属氧化物具有成本低廉,稳定性高的优点。在过渡金属氧化物上负载少量贵金属,既可以提高催化剂的催化活性又可以控制成本,综合了两种催化剂的优点。形貌可控合成、元素掺杂改性、贵金属负载都是提高催化剂性能的有效方法,但规整形貌基底的元素掺杂比较少见。由于金属离子的尺寸不同,形成的M-O键会有一定程度的变化,导致局部的晶格畸变,由此产生高的活性位点。如何在保持高反应活性晶面的前提下,实现掺杂原子的引入与改性,具有一定的困难与挑战。本论文的工作主要针对规整形貌Co3O4六角片基底的可控合成,探索对所得Co3O4基底进行Fe、Mn、Cu元素的掺杂改性和Pd负载,并用于催化甲苯燃烧反应,获得了以下结论:1、通过水热法可控制备了主要暴露（112）晶面的Co3O4六角片（h-Co3O4）,合成过程不需任何有机溶剂、表面活性剂,过程绿色环保。在h-Co3O4基底上负载2-3 nm的Pd组分,分散均匀,负载率高,主要以PdO形式存在。h-Co3O4和Pd/h-Co3O4与商品Co3O4及其载Pd样品相比,展现出优越的甲苯催化燃烧性能。对基底进行形貌控制和贵金属负载均可大大提高催化活性。2、利用Fe3O4,Co3O4共有的（AB2O4）尖晶石结构特性,对Co3O4六角片进行不同比例的Fe元素掺杂,成功合成了一系列规整形貌Fe掺杂Co3O4六角片（h-FexCo3-xO4,x=0.09,0.14,0.18,0.27）。其中 h-Fe0.14Co2.86O4 的活性超越了 Pd/h-Co3O4,Pd/h-Fe0.14Co2.86O4是该系列中性能最优异的催化剂。3、利用Mn3O4,Co3O4共有的（AB2O4）尖晶石结构特性,对Co3O4六角片进行不同比例的Mn元素掺杂,合成了一系列Mn掺杂规整六角片（h-MnxCo3-xO4,x=0.09,0.14,0.18,0.27）。其中 h-Mn0.18Co2.82O4 的活性接近 Pd/h-Fe0.14Co2.86O4,而 Pd/h-Mn0.18Co2.82O4是该系列中性能最优的催化剂,且是Fe/Mn掺杂基底载Pd体系中活性最高的催化剂。4、尝试用Cu掺杂Co3O4六角片,制备了一系列不同Cu含量的规整六角片（h-CuxCo3-xOn,x=0.09,0.18,0.27）。从结构角度,Cu掺杂要比Fe/Mn掺杂困难。其中h-Cu0.18Co2.82On 的活性介于 h-Fe0.14Co2.86O4和h-Mn0.18Co2.82O4之间,Pd/h-Cu0.18Co2.82On是掺Cu系列中性能最优的催化剂。5、通过一系列表征,研究了催化剂的晶相结构、表面形貌、负载Pd组分的分散态与粒子大小、样品的还原特性和氧物种的反应性,表面元素的氧化态以及相对组成。结果表明,催化性能主要取决于催化剂表面的氧空位以及与此密切相关的吸附氧物种浓度。表面钴离子的价态与分布以及掺杂元素的存在形态、价态及其分布对表面氧物种的多少以及反应性具有重要影响,进而决定催化反应性能。