由醇类化合物选择性脱氢制备醛、酮是一类重要的化学反应。3-羟基丁酮具有高附加值,广泛用于食品、药物、有机合成等领域。选用生物质平台化合物2,3-丁二醇选择性脱氢制3-羟基丁酮,符合绿色反应理念。Cu催化剂对催化O-H键的断裂显示出较高的活性,但较高的反应温度易导致Cu颗粒结焦,且生成的副产物易吸附于Cu表面,易使催化剂迅速失活。因此,制备高效稳定的铜基催化剂显得尤为重要。本文通过制备负载型Cu基催化剂,研究其催化2,3-丁二醇脱氢性能,揭示催化剂结构、铜物种形式与反应性能之间的关系,进而深入剖析脱氢机理。一、共沉淀法制备Cu/SiO₂催化剂的研究采用共沉淀法制备了不同Cu负载量的Cu/SiO₂催化剂,运用XRD、H₂-TPR、TEM等近代表征技术,探究了 Cu负载量与催化剂结构、反应性能之间的规律。研究发现,随着负载量的增加,Cu的分散度显著降低,当Cu负载量为20wt%时,催化性能最佳,2,3-丁二醇的转化率达到35.5%,3-羟基丁酮的选择性为97.0%。同时,探讨了反应温度和载气流量对催化活性和选择性的影响规律,研究发现,反应温度280℃、载气流量40mL·min^-1为最优工艺条件。二、水热法制备Cu-MCM-41催化剂的研究为了深入探究载体结构对活性组分Cu性质以及催化脱氢性能的影响,采用水热法一步合成了 Cu-MCM-41催化剂,并运用XRD、H₂-TPR、FT-IR、XPS等表征方法进行分析。研究发现,Cu物种进入催化剂骨架内且在体系中高度分散,当Cu含量提高至30 wt%时,催化剂的有序孔道受到一定程度的破坏,Cu的分散度略有降低,但没有明显的团聚现象。通过改变合成方法,调控催化剂结构以及铜物种形式,进而研究其对催化性能的影响。研究发现,随着合成液pH的增大,载体的有序结构逐渐消失;但碱性条件有利于u-O-Si结构的形成,使金属Cu与SiO₂之间发生强相互作用,有助于提高催化活性。当铜含量为20 wt%,合成液pH 10.5时,催化剂性能最优,在反应温度280℃、空速为60 h^-1的条件下,2,3-丁二醇转化率为53.0%,3-羟基丁酮的选择性为98.9%。三、Cu/SBA-15催化剂中金属-载体相互作用对2,3-丁二醇催化脱氢性能的研究为了进一步增强活性组分Cu与载体之间的相互作用,采用蒸氨法制备Cu/SBA-15催化剂。通过改变前驱体溶液的pH以及催化剂的还原温度,调控Cu-SiO₂相互作用强弱,并结合XRD、H₂-TPR、TEM、FT-IR、XPS等表征技术,研究其与催化脱氢性能之间的关系。研究发现,前驱体溶液碱性（pH=8.8-12.0）和还原温度（200-400℃）对Cu-SiO₂结构以及催化性能影响显著,但对Cu的分散度以及催化剂的结构影响微弱。同时研究发现,还原后的催化剂中存在Cu²⁺、Cu+和Cu⁰,这是由于Cu-SiO₂的强相互作用阻碍了部分铜离子的还原。当前驱体溶液pH=10.0,经300℃还原的Cu/SBA-15催化剂显示出最佳的催化性能,在反应温度280℃、空速为60 h^-1的条件下,2,3-丁二醇转化率为84.0%,3-羟基丁酮的选择性为88.8%,这可归因于Cu²⁺-Cu⁰结构的协同效应。所制备的Cu/SiO₂催化剂对2,3-丁二醇选择性催化脱氢表现出较好的活性和高的3-羟基丁酮选择性,具有广阔的工业应用前景;与此同时,改进载体以及制备方法合成的Cu-MCM-41催化剂与Cu/SBA-15催化剂,其催化性能更为优异,通过对催化剂中铜物种形式以及Cu-SiO₂相互作用的理论研究,为深入剖析脱氢机理提供借鉴和依据。