本论文针对丙烷选择氧化制丙烯醛这一产物远比反应物活泼的高难度反应，以活性位隔离结合纳米孔空间实现对不稳定产物的动力学控制为基本思路，开展了包含钼、钒和碲氧高隔离活性位介孔SiO2模型催化剂的研制和表征工作，着重探讨了催化剂活性位结构与丙烷选择氧化反应性能之间的关联，在此基础上对丙烷活化、转化的反应机理进行了探索，深化了对丙烷临氧转化所需活性位的本质及催化作用机制的认知。论文取得的主要研究结果如下:　　 (1)以包含不同构造纳米孔空间的介孔SiO2做载体，采用超声-浸渍法制备了1％Mo3VTe0.6Ox复合氧化物负载的三种介孔SiO2催化剂，谱学表征结果显示三种催化剂上MoOx、VOx和TeOx活性物种具有相似局域结构。丙烷选择氧化反应研究显示，具有三维立方笼状孔道结构的催化剂呈现了最优的丙烯醛选择性及产率，具有二维六方直孔道结构的催化剂次之，而具有无序堆积孔结构的催化剂性能最差。Weisz模数分析结果证实，三个负载型催化剂上丙烷的反应速率均远慢于扩散速率，不同的纳米孔构造没有影响丙烷选择氧化反应的传质过程。动力学考察结果表明，三个催化剂上丙烷转化的表观活化能相似，反应速率常数的差异主要来自于表观频率因子的贡献，也即不同构造的孔空间影响了反应物分子和活性位的碰撞几率从而导致三个催化剂上丙烷选择氧化反应性能的差异。　　 (2)选用易溶且以单核形式存在于乙醇的金属氯化物为活性组分前驱物，结合蒸发诱导自组装(EISA)途径成功实现了Mo、V和Te三组分在介孔SiO2分子筛孔墙中的分子尺度隔离。催化剂表征结果显示，Mo、V和Te物种分别以低聚[(-O)2Mo(=O)2]、单核[O=V(-OSi=)3]和高隔离TeOx的形式共存，在空间上均匀分布。与采用浸渍法将同等量的Mo，V和Te组分负载到介孔SBA-15所制备的催化剂上丙烷选择氧化反应性能相比，EISA法制备的催化剂在丙烯醛的选择性和收率上都表现出了明显的优势。构-效关系分析结果显示，浸渍法制备的催化剂中高活性的大尺度MoxOy多聚物种的存在加速了不稳定产物丙烯醛的深度氧化，进而导致了其选择氧化丙烷制丙烯醛的性能远低于表面活性组分浓度更低的EISA法制备的催化剂。　　 (3)采用EISA法制备了一系列包含V和Te双组分的介孔SiO2分子筛催化剂，结构表征结果显示只要V和Te的添加量分别不高于3％和0.6％时，催化剂上的V和Te组分均高度分散于介孔SiO2基质，基本不生成聚集态的VOx或TeOx物种。元素分布测试结果显示，催化剂中V和Te组分在空间上是均匀分布的。活性组分化合态分析结果显示，催化剂中VOx和TeOx物种之间存在相互作用，高分散Te物种可部分稳定在最高(Ⅵ)价态。丙烷选择氧化反应结果显示，在同时包含高分散VOx和TeOx的介孔SiO2分子筛催化剂上，丙烯醛不再像仅含高分散VOx活性位的催化剂上所显示的是经由丙烯进一步转化来的二级产物，而是丙烷选择氧化反应的初级产物。在Te组分均呈现高度分散的3％VTe0.07～0.2Ox-MS系列催化剂上，丙烯醛的生成速率与Te组分含量的增加呈极好的线性关系，只有在Te组分发生明显团聚的3.0％VTe0.27Ox-MS和3.0％VTe0.33Ox-MS等催化剂上，丙烯醛的生成速率才出现了明显下降。这些结果共同证实了“由空间上彼此靠近的高分散VOx和TeOx物种所构成的双组份活性位是丙烷选择氧化制丙烯醛的活性中心”。进一步的动力学分析结合原位光谱表征结果显示，在V、Te双组份介孔SiO2催化剂上，丙烷选择氧化反应遵循氧化-还原机理，主要反应途径包括丙烷在VOx位上活化、转化形成丙烯或某种中间体，之后在VOx活性位及其邻近TeOx活性位上快速完成两个H原子的脱除和一个O原子的插入过程进而生成目标产物丙烯醛。我们认为这一组成简单、结构明确的多功能“单”中心催化剂对于从分子水平级别理解丙烷如何活化并氧化官能团化是个理想的模型体系。