醇选择性氧化生成相应的醛、酮、酸是合成许多有机化合物的重要步骤,也是研究最广泛的反应之一,因为羰基基团和羧基基团广泛存在于药物、维生素、香料、聚合物和精细化学品的分子中。传统醇氧化方法常依赖重金属氧化剂进行,存在许多缺点。从环境的角度来看,开发绿色、可持续的醇催化氧化方法已成为人们关注的焦点。相较于传统热催化氧化法,光催化氧化是在无毒、无害的条件下实现的高效清洁的化学反应过程,能最大程度地减轻工业生产对环境的影响。但是目前光催化醇氧化研究仍然存在选择性不高和转化率较低等问题。钙钛矿型半导体材料由于其在光催化反应中展现出的较好的稳定性和突出的光电特性受到了研究学者的关注。钛酸锶（STO）由于带隙较宽只能在紫外光下被激发,且产生的光生载流子由于复合率高无法高效利用电子和空穴进行反应,导致其催化性能较差。而通过引入掺杂能级、进行缺陷工程和表面修饰是实现宽带隙半导体材料吸收响应可见光、提高光生载流子分离的有效方法。钒酸铋（BVO）作为一种本身具有良好可见光响应的窄带隙半导体,在光催化领域内有广阔的应用前景。通过贵金属负载和表面形貌调控可以进一步改善BVO的催化活性。针对以上背景,本论文以提高醇氧化的转化率和选择性为宗旨,从催化剂设计和反应调控的角度出发,合成了一系列高效纳米金属氧化物催化剂,并探究了反应最佳溶剂体系,以期将简单醇类物质高选择性地转化为具有高附加值的化学品,并同时探究了醇氧化的反应机理。具体工作和结论如下:（1）基于聚合-络合方法（也称改良的溶胶凝胶法）,利用过渡金属Fe对STO中的部分Ti位点进行掺杂,得到具有可见光响应的铁掺杂钛酸锶（Fe-STO）纳米材料。通过化学还原法在Fe-STO表面负载Pt纳米颗粒（Pt/Fe-STO）,用作在无氧氛围中光催化选择性氧化苯甲醇（BA）制苯甲醛（BAD）的性能测试。研究表明,Pt/Fe-STO的最佳催化性能可达130.3 μmol/6 h,同时产生等量的H2作为唯一副产物。通过对比STO与Fe-STO以探究反应机理,发现Fe掺杂引起的表面氧空位（OV）和精细调整的价带边缘位置不仅促进了醇中α-C-H键的活化,而且避免了羰基化合物的过度氧化,因此在光催化有机物选择性转化领域展现出潜在的价值。（2）基于上述研究,为了进一步提高光催化醇氧化效率,寻求更多廉价金属作为掺杂剂以降低反应成本,利用聚合-络合法成功制备了镍掺杂的钛酸锶（Ni-STO）。采用水作为绿色溶剂,在Pt纳米颗粒负载的Ni-STO（Pt/Ni-STO）上实现了无氧和可见光照射条件下苯甲醇的高选择性转化与同步制氢。研究表明在在入射光波长为420nm时,苯甲醇转化为苯甲醛的表观量子效率（AQE）达到了 19.4%,比Fe-STO体系高5.8%。结合多种表征手段,证明了化学吸附的异丙氧基是其光催化脱氢氧化过程中主要的活化中间体,而氧空位的存在有利于该中间体的形成并加速其脱氢反应过程。本工作证明了非贵金属掺杂STO在绿色环境和温和条件下高选择性醇氧化反应中的应用前景。（3）基于对绿色合成原则的追求,在上述Pt负载缺陷STO催化苯甲醇脱氢氧化反应的基础上,进一步对反应所需的溶剂条件进行了调控,用以探究不同溶剂对反应过程的影响。结合光催化反应和批量吸附实验,发现水作为溶剂时的反应性能远远优于有机溶剂,最佳的溶剂体系是水与少量的DMF或乙腈混合（DMF或乙腈的浓度为苯甲醇含量的20%-40%）,这是由于添加少量的极性非质子溶剂在水中有效阻断了苯甲醇与水分子之间内氢键作用的形成,从而增加了苯甲醇在催化剂上的吸附。苯甲醇和苯甲醛在缺陷STO催化剂上的吸附都极大地影响了醇的催化氧化活性,而底物吸附的正向影响是能进行有效苯甲醇光催化氧化反应的前提。总之,本工作确立了以水为主体的溶剂体系,符合绿色合成的要求,为进一步选择有效的反应溶剂体系提供了直接和基本的证据。（4）脂肪醇转化为羧酸是实验室和工业中必不可少的合成步骤,目前光催化氧化脂肪醇存在反应效率低下等问题,基于这方面的考虑,利用改性聚合-络合法成功制备了 BVO用于可见光和室温条件下正辛醇的光热协同催化氧化,以提高正辛醇氧化的转化率和反应的选择性,在空气氛围和15℃条件下,反应6小时正辛醇的转化率为90.6%,正辛酸的选择性则高达96.2%。通过表征分析表明,改性后的BVO表面形成多孔结构,增大的比表面积和表面疏水结构促进了正辛醇在BVO表面的吸附。通过对光反应和暗反应进行对比,发现可见光辐照明显提高了催化正辛醇氧化的效率和选择性。通过自由基猝灭实验和原位EPR分析,确定了反应中产生的自由基物种。这项工作为惰性α-C-H键的活化提供了新的手段,为有机物转化领域开拓了新的视野。综上,本文通过过渡金属掺杂和表面多孔构筑对纳米金属氧化物进行改性,结合催化剂的结构调控、催化反应的条件优化和光热催化协同等手段,调节催化反应过程中的吸附、光吸收和载流子分离等重要阶段,以获得最佳光催化醇氧化性能。结合实验和先进表征,从多角度证实了改性纳米金属氧化物对醇的高效、高选择性转化,并深入探讨和验证了反应过程中的机理,为高活性光催化有机物转化体系的开发提供了切实的理论依据,对工业应用具有一定的指导意义。