当今社会,能源和环境问题已成为人类关注的热点,催化剂在能源与环境中的应用也越来越受到人们的重视。石油资源的日益短缺引起人们对丰富天然气资源的关注,在烷烃资源的利用中,目前只有VPO催化剂上丁烷直接氧化制备马来酐实现了工业化,但对其反应机理和催化剂性能的改进仍然在持续进行。丙烯酸是一种重要的化工原料,工业上以丙烯为原料的两步合成方法,由于成本高、路线长、工艺复杂等因素,促使人们探索丙烷一步法制备丙烯酸工艺路线。虽然丙烷直接氧化制备丙烯酸的反应在实验室研究中已经取得了一些进展,但是距离工业化生产还有很大的距离。目前用于丙烷一步氧化制备丙烯酸的催化剂有钒磷氧催化剂(VPOs)、杂多化合物催化剂(HPCs)和复合金属氧化物催化剂(MMOs)。TiO2因其无毒、不产生二次污染和较宽的禁带宽度而被广泛地应用于光催化领域;Ce02是一种优良的储氧剂,常用于甲醇、CO、Nox等的氧化催化剂。常温离子液体是一种完全由离子组成的液体,因其几乎没有蒸气压、热稳定好以及在水和有机溶剂中具有可调变溶解能力等环境友好性质,而被广泛地用作化学/生物化学的新型溶剂和反应物。Pt、Ir、Au等金属以及一些氧化物纳米材料已经在离子液体中成功合成出来,因此在离子液体中合成形貌规整、尺寸均一的TiO2和CeO2纳米粒子具有重要的理论和实践意义。本研究内容主要包括以下几个方面：①水处理/含水蒸气气氛活化处理的VPO催化剂上丙烷/丁烷选择氧化；②M-VPO(M=Ce/Nb/Te)催化剂上丙烷选择氧化；③含离子液体介质中制备的VPO催化剂上丁烷选择氧化；④离子液体中醇盐水解法合成规整TiO2纳米晶及其在降解亚甲基蓝中的应用;(5)离子液体中可控合成CeO2纳米粒子。采用多种表征手段研究制备化学对功能材料的结构、物理化学性质以及催化性能的影响。获得主要研究成果总结如下:　　 ⑴水处理/含水蒸气气氛活化的VPO催化剂上丙烷/丁烷选择氧化。对添加PEG制备的VPO催化剂前体采用90℃热水回流和含水蒸气气氛原位活化处理。表征结果显示水洗处理和含水蒸气气氛活化处理可以带来如下的变化:(I)除去催化剂前体表面残留的PEG物种,从而促进了前体和活化的钒磷氧催化剂小颗粒的聚集长大;(ii)除去V5+物种;(iii)改变了催化剂表面酸性。水洗和含水蒸气气氛活化处理影响了催化剂的结构规整性,V5+物种含量,表面酸性和氧化还原性质,从而影响催化剂上丙烷/丁烷的选择氧化性能。其中CW20催化剂在380℃时有24.5％的丙烷转化率和69.4％的总酸(AA+Hac)选择性。但是该催化剂并不适合于丁烷选择氧化制备马来酐,因为与丙烷相比,氧化丁烷所需要的催化剂的结构和组成并不相同。　　 ⑵M-VPO(M=Ce/Nb/Te)催化剂上丙烷氧化反应。采用浸渍法制备了M-VPO催化剂,添加组分的种类和含量对(VO)2P2O7物相的微观结构具有不同的影响。高含量的添加组分提高了催化剂的氧化性,其中以添加Te组分最为显著。H2-TPR结果显示不同M-VPO的晶格氧反应性具有以下趋势:Ce-VPO～Nb-VPO