中文摘要：

研究以高表面积SiO2和TiO2担载的V2O5与杂多酸催化剂，使用吸附量热和原位红外光谱技术研究催化剂表面酸碱中心的数目、强度和性质；考察在O2存在的气氛中，异丙醇转化为丙烯和丙酮及甲醇转化为二甲醚和甲醛的催化反应；由于分子结构的特点，异丙醇更易于发生氧化脱氢反应生成丙酮，而甲醇更易于发生脱水反应生成二甲醚，通过这两种探针反应可以全面地描述催化剂的酸碱性和氧化－还原性；结合反应物和产物的吸附量热数据和使用计算机模拟，获取包含表面吸附、脱附步骤的微观机理和基元步骤速率参数，计算并预示表面物种覆盖度和决速步及其与催化剂表面性质的关系，了解催化剂的酸碱性与氧化－还原性的相依关系以及对于催化反应的协同作用；并进一步将具有合适酸碱性和氧化－还原性的催化剂应用于烯烃水合－选择氧化耦合反应中，主要是环己烯水合－选择氧化脱氢生成环己酮的反应，为合成己内酰胺尝试新的路线。

结论摘要：

本项目研究酸性与氧化－还原性双功能催化剂，这类催化剂一般由金属复合氧化物组成，可用于酸催化与选择氧化反应的耦合。本项目首先研究了不同的固体酸催化剂，例如分子筛、氧化铝等，用于甲醇脱水生成二甲醚，发现硫酸钛修饰的氧化铝具有良好的催化反应性能，正在与企业合作开发工业化过程。本项目研究的氧化组分以钒氧化物为主，特别是V2O5/TiO2催化剂，具有较强的表面酸性与氧化－还原性，可将甲醇直接氧化为二甲氧基甲烷（DMM），研究表明，该反应的机理为甲醇在氧化－还原中心氧化为甲醛，生成的甲醛再在酸性中心与甲醇缩合为DMM。以硫酸钛修饰的V2O5/TiO2催化剂具有良好的催化反应性能，在温和的反应条件下，甲醇转化率可达50％，DMM选择性可达91％，副产物主要为甲酸甲酯。这一结果达到了国际先进水平，具有潜在的工业化意义，有关结果申报了中国发明专利并获授权，同时发表在Chem. Commun.上。催化剂的酸性主要使用氨吸附量热与原位红外光谱表征，催化剂的氧化－还原性主要使用TPR技术表征，含氧条件下的异丙醇探针反应可同时表征酸性与氧化－还原性及其相对重要性。本项目还研究了DMM的重整制氢。