甲烷是天然气中的主要成分，也是一种丰富的天然资源，因此将甲烷低能耗地转化为含氧化合物，比如醋酸等将是非常有意义的。醋酸是化学工业中非常重要的原料，工业上醋酸主要是通过甲醇的羰基化制备的，而甲醇则是通过天然气或煤的催化重整得到的，这是一个高能耗的工艺流程，其中涉及了制备合成气的中间步骤，有超过1/4 的天然气或者煤被烧掉以提供足够高的热量，而后续的甲醇合成过程仍然需要在高温高压（50atm）下进行。在这个流程中同时也产生大量的温室气体CO2。 本论文设计了一种通过非合成气方法从甲烷制备醋酸的新流程。在这个流程中，甲烷首先与氧气和HBr在催化剂上反应生成CH3Br和CO，然后CH3Br和CO在另一种催化剂上反应生成CH3COBr，最后与水反应生成醋酸并回收HBr。 在本论文所述的新工艺中， 甲烷首先在氧气和HBr的作用下溴氧化生成CH3Br 、CO和H2O，在这个反应中，甲烷的单程转化率可以达到69％以上，CH3Br和CO 是主要产物，CH2Br2为副产物。而且，实验研究表明，通过改变反应条件或/和催化剂可以调节CH3Br和CO 的生成比例，使其基本上为1：1，以便为下一步醋酸合成提供理想的原料组成。醋酸的合成是一个在高压釜中进行的反应。水在反应之前或之后的加入对反应产生很大的影响，本论文研究了在两种情况下，催化剂、助催化剂、反应温度、压力、时间、溶剂对反应的影响。结果表明，高温、高压、长的反应时间均可提高溴甲烷的转化率，RhCl3是比较有效的催化剂，而且反应中加入助催化剂的作用非常明显。在有水的情况下，反应的主要产物是醋酸、甲醇和醋酸甲酯，KI是有效的助催化剂。当反应压力为26atm，H2O 0.5g，CH3Br 0.2g，在175℃下反应20h，溴甲烷的转化率可以达到99.0％，醋酸的选择性可以达到99.0％。在无水情况下，用丙酸做溶剂，反应条件更加温和，KI和PPh3均为较好的助催化剂。当反应压力为26atm，丙酸0.8g，CH3Br 0.5g，RhCl3和PPh3作催化剂和助催化剂，于150℃下反应2h，然后加入0.5g H2O，溴甲烷完全转化为醋酸，而且醋酸的选择性达到了100.0％。二溴甲烷作为甲烷溴氧化的副产物，也可用于制备醋酸和丙二酸酯类等精细化工品和回收溴化氢，从而避免了溴的损失。 本论文简单地探讨了溴甲烷和二溴甲烷制备醋酸的反应机理。