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甲醇气相氧化羰基化直接催化合成碳酸二甲酯工艺是经济和绿色的合成路线。本论文通过引入生物质基环氧氯丙烷，构建甲醇氧化羰基化酯交换耦合的宏观集成体系，旨在解决该工艺存在的甲醇单程转化率和选择性（对CO）低，催化剂稳定性差，以及过程不安全等问题。以此推进其工业化进程。从提高原子利用率和节约能源的角度，提出了由氧化羰基化反应和酯交换反应组成的耦合工艺和顺序生产碳酸二甲酯、甲缩醛及二甲醚的联合工艺。并对该复杂反应体系进行了热力学分析。将H2O、CO2等副产物转化为相应的有机物及大幅度提高甲醇的平衡转化率在热力学上可行。通过氧化物和稀盐酸高温处理固载型催化剂的方法，制备出了新型高效多相复合催化剂PdCl2-CuCl2-KOAc/AC@Al2O3。甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的空时收率为600~700g·L-cat-1·h-1，对甲醇和CO的选择性分别为98%和70%。反应过程热效应小，催化剂的稳定性提高。采用多种表征仪器研究了催化剂的体相和表面结构，发现多相复合催化剂的比表面积明显增加，活性金属组分和氯离子向表面富集，KCl晶相减少或消失，并产生了大量的Cu2O新晶相；结合反应性能结果提出了催化作用机制，认为Cu2O是合成碳酸二甲酯的活性相，可使Cu2+/Cu+保持一定比例，也可生成活性更佳的CuCl；氯离子流失和孔道堵塞是催化剂失活的主要原因。考察了有机氯化物对催化剂的选择性和稳定性的影响，发现环氧氯丙烷可有效提高催化剂的选择性和寿命。在O2/CO/CH3OH=1:2.3:3.6、7100h-1，160°C、0.3MPa条件下，添加0.2wt%的环氧氯丙烷，PdCl2-CuCl2-KOAc/AC@H-ZSM5催化剂在300h运转时间内，碳酸二甲酯的空时收率均高于500g·L-cat-1·h-1，且对甲醇的选择性接近100%，对CO的选择性也维持在70~80%。提出了由环氧氯丙烷与甲醇反应合成二甲基甘油醚的新反应路线。发现离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵能够高效催化此反应。在常压、120°C、环氧氯丙烷/甲醇=1/5、10h的条件下，环氧氯丙烷的转化率为100%，二甲基甘油醚的选择性为99%。离子液体可重复使用。对环氧氯丙烷、CO2和甲醇为原料直接催化合成碳酸二甲酯反应进行了研究。考察了碱性催化剂的催化性能。发现四丁基溴化铵与碳酸氢钠混合作为催化剂可显著提高碳酸二甲酯收率，达到25.2%。