我国的天然气资源丰富,来源广泛。丙烷是天然气中所含低碳烷烃的重要组分,催化选择氧化丙烷这一课题具有工业应用和理论研究的双重价值。但由于丙烷的稳定性和丙烯醛的活泼性,该反应对催化剂的要求苛刻,有关的研究并未取得重大的突破。因此,对该反应的应用基础研究,特别是催化作用的研究显得极为迫切。Mo-Te-O催化剂体系是这一反应的高效催化剂,但研究主要集中于M1和M2相,正交TeMo₅O₁₆相和单斜TeMo₅O₁₆相在丙烷选择氧化反应中的应用几乎没有得到研究。丙烷氧化活化反应中,正交TeMo₅O₁₆相和单斜TeMo₅O₁₆相催化剂基于Mars van Krevelen机理,催化剂表面的多金属多功能活性中心和体相的氧物种流动能力对催化反应有重要影响。而过渡金属元素固溶进入催化剂可以极大的改变催化剂表面和体相的性质。为了研究单斜/正交TeMo₅O₁₆相作为丙烷活化催化剂的作用和性质,同时筛选优秀催化剂,我们在催化剂中掺杂过渡金属元素,进行评价和表征。论文第一章介绍了丙烷选择氧化制丙烯醛反应的意义及相关研究工作。介绍包括这一反应的理论和经济价值;当前的主要催化剂体系的研究进展;催化反应机理;影响催化反应的条件及催化剂要素;并且阐述了本论文的立题依据和研究方向。论文第二章介绍了具体的实验条件和表征方法。内容包括催化剂的制备方法、催化剂的评价条件和评价数据处理、催化剂的表征方法和表征数据的处理以及一些装置的介绍图示。论文第三章研究了正交TeMo₅O₁₆相催化剂及其掺杂在丙烷选择氧化制丙烯醛中的应用。详细研究了催化剂在未掺杂和掺杂不同量V、Cr、W元素的情况下的催化剂的活性、选择性和稳定性,并且用CH₃OH-TPSR、Raman、XPS、XRD、H₂-TPR和O₂-TG等多种表征手段研究了催化剂表面和体相的性质。通过分析表征结果,揭示催化剂结构和性能之间的构效关系。研究发现正交TeMo₅O₁₆相经过适度掺杂可以成为丙烷选择氧化制丙烯醛的优良催化剂。论文第四章用类似思路和方法研究了未掺杂和掺杂不同量V、Cr、W元素单斜TeMo₅O₁₆相催化剂,同时着重研究了催化剂在不同温度下的催化性能。研究发现过渡金属掺杂可以改善单斜TeMo₅O₁₆相催化剂的性能。本论文主要成果是筛选得到了丙烷选择制丙烯醛一些较优催化剂,丙烯醛最高得率可达20%,在相关研究中处于领先水平。同时,研究揭示了TeMo₅O₁₆催化剂表面和体相结构、氧化还原能力和催化氧化丙烷的能力之间的关系,初步论证了正交相TeMo₅O₁₆的相结构在该反应中的催化作用。研究结果有助于新型高效催化剂的开发和低碳烷烃氧化活化领域的理论发展。