中文摘要：

本项目在无模板剂，较温和条件下，首次用环境友好的方法在硅胶上控制合成单一晶相的Bi2SiO5活性组分，制备出一种高效的烯烃选择性氧化催化材料，并将该组分用于丙烯和苯乙烯的选择性氧化过程。通过动态光散射技术，检测Bi2SiO5的前驱体形成过程，揭示制备过程Bi原子与硅胶团簇或含硅载体的相互作用，考察该材料的表面结构、物化性质与前驱体/硅胶的相互关系。结合丙烯和苯乙烯的液相氧化探针反应，研究该材料上影响反应收率和选择性的关键因素，探索含Bi硅酸盐材料上的双氧水体系的选择性氧化机理和硅膜上的固载化规律，获得表面修饰元素、孔结构、Bi2SiO5分布与催化性能的相互关系。本项目消除了分子筛合成中昂贵模板剂的污染，同时利用硅胶孔道摆脱了分子筛孔道对烯烃分子大小的限制，对于研究Bi2SiO5的合成机理和活性来源，开发新型的高选择性氧化催化材料，实现大分子精细化学品清洁氧化合成过程的工业化具有重要意义。

结论摘要：

本项目深入研究多元醇水热法合成含Bi硅酸盐的过程，根据获得较优性能的催化剂的合成条件，通过量子化学和结构化学的方法计算Bi2SiO5的结构稳定性，探索助溶剂与含铋硅酸盐材料结构间的预测模型。结合丙烯气相氧化和苯乙烯液相氧化反应，获得结构调节剂、孔结构、Bi2SiO5分布与催化性能的相互关系，并利用XPS,XRD等探索含Bi硅酸盐材料组成和结构的关系，对表面上的可能活性位与烯烃分子活化作用的机理进行了探索。利用离线XRD和光散射技术避免探头污染，观测Bi2SiO5的前驱体粒子的形成过程，揭示制备过程Bi离子与硅胶团簇或含硅载体的相互作用，分析多元醇中Bi2SiO5的前驱体粒子的形成过程，揭示制备过程Bi离子与硅胶团簇或含硅载体的相互作用，并通过理论化学和结构化学的方法估算Bi2SiO5的结构，结合丙烯气相氧化探针反应，获得结构调节剂、孔结构、Bi2SiO5分布与氧化剂种类、催化性能的相互关系，探索含Bi硅酸盐材料上的烯烃分子活化机理和丙烯氧化反应的动力学规律。发现，以TEOS为硅源制备的Bi2SiO5/SiO2催化剂，经XRD、N2-物理吸附、FTIR、DR-UV-vis、SEM等手段进行表征，发现所制备的Bi2SiO5/SiO2催化剂具有介孔特征，丙烯在Bi2SiO5上的环氧化收率不高，低温时选择性高，转化率很低，高温时转化率高，选择性下降很快，尚未找到收率较高的催化剂物种，在330 oC时，SB50催化剂上，丙烯的转化率小于1%，但PO的选择性可达50%以上，其反应结果与当前国内外常用的Pt、Au、Ag等贵金属负载催化剂的性能接近，PO收率均未超过5％，其反应机理更接近丙烯的自由基活化机理，该研究结果为将来丙烯气相环氧化提供了参考。结合丙烯的气相氧化反应，研究该材料上影响反应收率和选择性的关键因素，探索含Bi硅酸盐材料上的选择性氧化机理和固载化规律，获得表面修饰元素、孔结构、Bi2SiO5分布与催化性能的相互关系。研究结果为采用多元醇助剂的水热合成法制备多孔催化材料提供了借鉴，拓宽了催化材料的合成路线，特别是含Bi的催化材料。该研究结果对于探索Bi2SiO5的合成机理和活性来源，开发新型的高选择性氧化催化材料，实现大分子精细化学品清洁氧化合成过程的工业化具有重要意义。