烃类化合物选择氧化为含氧的化合物如醇、醛、酮、羧酸是有机化学中较为常见的一类反应,不论对于基础科学研究领域还是精细化工生产,均具有重要意义。甲苯选择氧化是典型的烃类选择氧化反应,其反应产物苯甲酸、苯甲醛和苯甲醇都是重要的化学品或化工中间体,在石油化工和有机合成中发挥着重要的作用。现有的两种主要的甲苯选择氧化工业过程,存在着对环境污染严重、设备腐蚀、产物选择性差等问题,基于对经济和环境因素的考虑,使用清洁、廉价的氧气作为氧化剂,通过无溶剂的多相催化来实现甲苯分子高效氧化到选择性产物的过程具有极其重要的意义。在本论文工作中,我们以甲苯选择性氧化反应这一反应为对象,考察了不同氧化物催化体系的催化性能,并通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、红外光谱(FTIR)等表征手段对反应前后的催化剂的形貌及物化性质进行了表征分析,根据结果对氧气为氧化剂的甲苯液相选择性氧化反应的反应路径进行了探讨。主要研究内容如下：1.通过简单水热法合成二氧化锰纳米线,并在其表面修饰十六烷基膦酸分子以实现约束催化剂表面非选择性氧化活性中心而提高选择性的作用,用于甲苯的液相选择氧化反应的结果表明,表面负载了十六烷基膦酸的二氧化锰显示出更高的催化活性,在反应温度453K,1MPa氧气的条件下,甲苯转化率为3.7%,苯甲醛的选择性为59.3%。2.利用溶胶-凝胶法制备了一系列锰钙钛矿以及铁钙钛矿结构的复合氧化物,其中采用高价金属、低价金属进行A位或B位的离子代换掺杂,调节其内含过渡金属锰或者铁处于不同的氧化价态,从而调变其在甲苯液相选择氧化反应中的催化性能。实验结果表明制备的钙钛矿样品均表现出一定的催化活性,其中LaMn0.5Ti0.5O3的催化性能最佳,在纯甲苯体系中,反应温度453K,通入1MPa氧气,反应4h后甲苯的转化率为2.9%,苯甲醛的选择性38.7%。3.此外,本文还研究了自由基引发剂N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)对上述氧化物催化剂体系的促进作用,结果表明含NHPI的催化体系具有使氧化反应条件更温和、转化率和选择性高以及对环境友好等特点。在反应温度393K,1MPa氧气的条件下,采用LaMnO3/NHPI催化体系在10ml纯甲苯体系中反应4h,甲苯转化率为3.8%,苯甲醛的选择性达到了78.1%。上述结果表明,与传统的分子氧氧化催化体系相比,采用有机／无机复合得到的催化剂体系有广阔的调变空间,值得进行更深入的研究工作。