近地面臭氧污染会对人体健康、生态系统、气候变化等方面产生严重危害。面对当前臭氧污染呈现的快速上升和蔓延态势，亟需研究和开发高效稳定、安全环保且经济的室温催化剂。其中过渡金属氧化物由于价格低廉，具有氧化还原性、价态可变、稳定性好等优点，在催化和吸附方面具有广阔的应用前景。本论文以n型ZnO为半导体模型，通过缺陷工程的构建探究了臭氧与催化剂之间的电子转移过程，并证实了n型金属氧化物半导体催化剂由于中间产物难以有效脱附导致催化活性低，且构造缺陷对其催化性能的提升有限，因此进一步对p型金属氧化物半导体进行研究。通过对比贵金属改性和小尺寸效应，发现减小尺寸对性能的提升更具潜力，因此通过构建缺陷工程对小尺寸Cu2O纳米颗粒进行改性以在尺寸优势基础上进一步提高其催化臭氧分解性能。在Cu2O粉末催化剂的实际应用过程中，为了充分发挥其高性能，对蜂窝铝基底进行改性并制作加工了高效负载型整体式催化剂。在原位合成策略指导下，采用一步成型工艺开发了铜基纳米线整体式催化剂，克服了传统涂敷工艺流程复杂，活性组分均匀性、分散性和锚固力较差等弊端，同时也是进一步提高p型Cu2O比表面积的一种延伸，为催化剂的应用奠定了基础。具体研究内容和结果如下：（1）通过共沉淀-煅烧法制备了n型ZnO作为半导体模型，通过在H2和O2中退火以及掺杂Ga和Li来调整其晶体缺陷。H2退火的ZnO对20 ppm O3的分解活性远高于纯ZnO和O2退火ZnO，掺杂Ga供体和Li受体进一步提高了其活性。机理研究表明，H2退火和Ga掺杂诱导产生的氧空位等施主缺陷对催化臭氧分解活性有利，而O2退火诱导产生的氧间隙等受主缺陷则抑制催化剂活性。这意味着晶体缺陷、O3和中间吸附氧物种之间存在电子转移。此外，催化剂的失活归因于中间吸附氧物种对氧空位的填充。以上结果为进一步改进臭氧降解催化剂提供了基本的认识，即构建施主缺陷能够为催化剂提供更多功能更强的活性位点以促进催化反应的开始和进行，非补偿型受主缺陷有利于中间吸附氧物种的脱附以促进限速步骤的进行和活性位点的恢复。但对于以电子载流子为主的n型半导体来说，仅通过构建受主缺陷对催化剂性能的提升有限。（2）通过液相还原法制备了不同粒径和Ag掺杂/负载的p型Cu2O纳米颗粒，催化臭氧分解性能显示催化剂尺寸减小与贵金属改性对催化活性的提升力度相当，因此合成了一系列金属（Mg、Fe、Ni）掺杂的小尺寸Cu2O纳米颗粒。其中Mg掺杂Cu2O在600,000 mL g-1 h-1质量空速和1500 ppm臭氧的恶劣环境中显示出88.4%的高臭氧去除效率。光致发光和电子顺磁光谱表征表明，以空穴载流子为主的p型Cu2O本身由于有利于限速步骤的进行而具有较高催化活性，在此基础上掺杂Mg增加了施主缺陷浓度，增强了载流子迁移率，对臭氧降解有利。同时，原位漫反射傅里叶变换红外光谱显示臭氧降解过程中占主导的中间氧物种由纯Cu2O的O22-转变为Mg-Cu2O中易于脱附的O2-，这有利于活性位点的恢复和催化反应的进行。以上结果表明，相较于n型ZnO，p型Cu2O可在苛刻条件下表现出更高的臭氧去除能力，其中Mg-Cu2O在高效去除臭氧方面具有广阔的前景。（3）对蜂窝铝载体进行表面亲水改性处理及叠层组装，有利于水性催化剂前体负载量和分散性的提高及气流与催化剂的充分接触，改进了蜂窝铝载体的应用效果。在其上负载Cu2O催化剂制备而成的整体式催化剂在24,000 h-1体积空速下，对1100 ppm O3的去除率在145 h的寿命测试中始终> 99.3%。通过原位热氧化-还原法开发了Cu2O/CuO-Cu纳米线新型臭氧整体式催化剂，泡沫铜不仅作为载体起支撑作用，同时还是催化活性相的前体物。其对20 ppm O3表现出高催化活性，臭氧转化率在11,000 h-1的体积空速下保持为100%，在38,000 h-1时保持为94%左右。其优异性能归因于生成的Cu+/Cu2+氧化还原电对、施主/受主型点缺陷和Cu2O-CuO p-p异质结。以上结果为合成高效整体式催化剂提供了新策略。