中文摘要：

用GC-MS、原位IR和原位1H MAS NMR等手段系统研究C1-C5 正构和异构链烷烃与固体强酸催化剂之间的H/D交换反应，考察反应气氛和反应温度对H/D交换反应动力学的影响，探索H/D交换反应速率和反应活化能与催化剂的酸性和烷烃性质（碳链长短和有无支链）之间的关系，并且以H/D交换为模型反应表征固体强酸对低碳烷烃的活化能力。以H/D交换为探针反应系统研究C1-C5低碳烷烃在固体强酸催化剂上的活化机理，考察反应气氛和反应温度对低碳烷烃活化机理的影响，总结低碳烷烃的活化机理与催化剂的酸强度和烷烃性质之间的内在联系，揭示一般规律。所得结果将为反应工艺的优化以及具有工业开发价值的新型高效催化剂的设计开发提供理论和实验基础。

结论摘要：

研究了甲烷和丙烷在重水交换的HM、硫酸氧化锆以及氧化铬促进的硫酸氧化锆上的H/D交换反应，甲烷的H/D交换经历了五配位的碳正离子过渡态，丙烷的H/D交换反应经历了三配位的碳正离子和丙烯中间体，在丝光沸石上最初的三配位碳正离子是通过加质子裂解产生的。异丁烷与重水交换的固体超强酸，如WO3/ZrO2和Nafion之间的H/D交换反应表明，异丁烷的H/D交换反应经历了三配位的碳正离子和异丁烯中间体。研究了CO2气氛下丙烷在氧化镓类催化剂上活化制丙烯，在四种不同晶态的高比表面氧化镓中，β-Ga2O3的活性最高，提出了催化剂上丙烷异裂和质子酸交换共轭的反应机理。在此基础上，考察了不同载体负载的Ga2O3催化剂对丙烷脱氢制丙烯的反应性能，有的催化剂活性较高，有的催化剂活性很低，从反应机理的角度对不同的载体效应给出了合理的解释，同时提出CO2在丙烷脱氢反应制丙烯中存在正负两方面的作用。在充分研究反应机理的基础上，设计合成了一类对该反应具有高稳定性的催化剂，展现出良好的应用前景。同时，研究了CO2气氛下乙苯脱氢制苯乙烯以及在以M-Mn-Al水滑石为前驱体制备的催化上苯甲酸甲酯加氢制苯甲醛。