催化丙烷脱氢制丙烯是一种高效提升丙烯产能的工艺技术,填补市场缺口的同时降低了对传统石油原料的单纯依赖。其中,丙烷氧化脱氢（ODHP）具有丙烷转化率高、能耗低和无积碳等优势,可以进一步提高丙烷制丙烯的经济效益。但是由于产物丙烯容易与氧气反应,降低了目标产物的选择性,从而让丙烷氧化脱氢工艺一直无法达到工业化的要求。因此,开发一种高效催化剂,抑制深度氧化反应,降低COx的排放,提升产物中丙烯的选择性是推动丙烷氧化脱氢商用最直接有效的手段。本文在现有的研究基础上,合成制备出三种高性能ODHP催化剂的同时,深入研究了全新催化剂催化丙烷氧化脱氢的反应机理,主要内容如下:（1）通过简单的气相氧化法,在g-C3N4表面形成大量羰基,从而让g-C3N4成为一种新的碳基催化剂。首先考察了氧化时间对g-C3N4催化性能的影响,并结合XPS和原位红外光谱技术,研究了表面官能团的变化。实验结果表明,随着氧化时间的延长,催化剂表面含氧官能团逐渐增多的同时,C=O/C-O的比值也在变大,进而促进产物中丙烯选择性的提升。最后,采用氧化时间12 h的g-C3N4作为最优催化剂进一步确认活性中心,在丙烷氧化脱氢反应中,反应温度500°C时,g-C3N4催化丙烷转化率达到12.8%,丙烯的选择性为74.7%,乙烯的选择性为14.9%。通过表征反应前后的催化剂和采用原位红外光谱技术,确认表面羰基是提升丙烷氧化脱氢性能的关键活性位点。通过密度泛函理论计算,g-C3N4边缘位毗邻的羰基几乎可以同时活化丙烷分子中两个相邻的C-H,避免了反应过程中产生更多的气相C3H7·自由基,降低了C3H7·与氧气反应的几率,提高了丙烯的选择性。g-C3N4廉价的制备成本和优异的催化性能,将推动碳基催化剂在丙烷氧化脱氢领域的发展。（2）在硼酸的作用下,ZIF-8转变成一种全新的MOF超结构（SS-MBON-1）。由于SS-MBON-1含硼量高达3.7 wt.%,经过高温氮化后,产物SS-BNNS继承了SS-MBON-1的三维超结构特点。SS-BNNS在丙烷氧化脱氢反应中表现出了优异的催化性能,510℃的操作温度下,产物中烯烃的收率达到了40.2%（丙烯,27.8%;乙烯,12.4%）,远超商业化的氮化硼纳米片（丙烯,23.8%;乙烯,8.6%）和高比表面积的氮化硼纤维（丙烯,20.7%;乙烯,10.2%）。通过系统的表征可以发现,SS-BNNS表面富含B-OH,让催化剂无须活化就可以直接催化反应进行,同时新颖的结构特点提高了活性物种的分散度,利于反应气被活性位点快速捕获和产物丙烯的迅速脱附,提升了产物丙烯的单程收率。SS-BNNS自组装的构造过程和结构优势带来的性能提升拓宽了ODHP催化剂的设计思路。（3）通过Zn离子与硼酸根和咪唑的共同配位,成功制备出了一种全新的MOF结构（MBON-2）。通过XRD精修和一系列结构表征发现,MBON-2表面有大量的B-OH,同时,MBON-2在空气气氛下可以稳定到560℃,并且经过水蒸气处理后依然保持了初始结构。当MBON-2作为催化剂应用到ODHP反应中时,490℃的反应温度下,丙烷的转化率为14.4%,丙烯和乙烯的选择性分别为76.4%和10.6%,展现出了媲美h-BN的丙烯选择性。由反应前后催化剂的结构表征可知,B-OH是MBON-2催化ODHP反应的关键活性物种,反应环境下的原位红外光谱结果进一步确认了MBON-2表面的B-OH在反应环境中可以转变为B=O,经过B=O和B-OH的转换,丙烷分子中的氢原子被脱除。DFT计算结果更加清晰地展示了MBON-2催化ODHP的反应路径,首先MBON-2表面的B-OH在活性氧作用下可以转变为B=O,这一过程需要克服较高的能垒,是整个反应的限速步骤。裸露的B=O具有较强的活性,丙烷分子中的氢原子可以很容易地被活化并脱除,相应的B=O则重生为B-OH。MBON-2新颖的结构特点和出众的催化性能,为设计新MOF结构并应用到高温氧化领域提供了新思路。