苯酚和苯二酚是化学工业中非常重要的原材料。目前,工业生产苯酚主要采用异丙苯法,其存在工艺过程复杂、耗能及污染等缺点。采用绿色环保的H₂O₂为氧化剂,催化氧化苯直接羟基化制苯酚成为研究的热点。与此同时,催化氧化苯酚羟基化制苯二酚的工艺路线也是目前国际上竞相研究开发的技术。其中,高效率催化剂的开发是研究中最为关键的环节。因此,设计合成具有高活性和高选择性的苯环羟基化催化剂具有非常重要的理论和实际意义。本论文分别以SBA-16介孔分子筛、还原氧化石墨烯（RGO）和石墨相氮化碳（g-C₃N₄）为载体,根据不同载体材料的结构特点设计了不同的催化剂合成策略,制备了一系列具有高分散度的过渡金属氧化物纳米组分催化剂。采用多种测试手段对合成的催化剂进行了详细的结构表征,并分别以苯羟基化和苯酚羟基化反应评价了不同系列催化剂的催化性能,探讨了催化剂表面物种结构与活性和选择性的关系。采用蒸发诱导自组装法（EISA）直接合成了铜改性的Cu-SBA-16有序介孔材料催化剂。结构表征和活性测试结果表明:铜物种被成功地掺杂进入了SBA-16有序的硅骨架中,Cu的掺杂量对有序介孔结构的保持和催化剂的活性都有明显的影响。在合成的Cu-SBA-16催化剂中,Cu-S-0.12较好的保持了SBA-16有序的介孔结构,并展现出最好的催化苯酚羟基化性能,苯酚转化率最高达到51.8%,苯二酚选择性为77.8%。样品中孤立的骨架Cu²⁺离子和高分散的Cu O纳米团簇是苯酚羟基化反应主要的活性物种。同样利用EISA法制备了Co-SBA-16催化剂,合成与结构表征结果证实了引入的钴物种主要以四配位Co2+离子和孤立的Co（II）O4形式存在于SBA-16的硅骨架和孔壁表面。制备的Co-S-0.12催化剂具有高效的催化苯羟基化性能,苯转化率和苯酚选择性分别达到了29.8%和96.6%。考察了Co-S-0.12催化剂的重复使用以及焙烧温度对催化剂结构和活性的影响。以氧化石墨为前驱体,通过CTAB辅助的乙醇溶剂热法制备了VO_x/RGO复合材料催化剂,并采用多种测试技术表征了VO_x/RGO催化剂的微观结构和形貌。高分散的VO_x纳米粒子（²5 nm）被成功复合在RGO纳米片上。VO_x/RGO催化剂具有明显高于RGO和V₂O₅的催化苯羟基化活性,催化性能的提高不仅归因于高分散的VO_x活性物种,也与RGO疏水的表面和大π电子共轭体系对苯的吸附和活化有关。研究了焙烧条件对VO_x/RGO复合材料结构和催化性能的影响。在优化的反应条件下,苯酚产率最高达到17.4%,选择性为90.9%。以二氰二胺为前驱体,通过一步热缩聚法制备了不同过渡金属掺杂石墨相氮化碳（M/g-C₃N₄）催化剂,并主要研究了V/g-C₃N₄材料的合成及其催化苯羟基化性能。研究发现,V/g-C₃N₄催化剂对目标产物苯酚具有很好的选择性;同时,钒掺杂量对V/g-C₃N₄的结构和催化性能都有重要的影响。其中,VCN-0.4催化剂在获得高苯酚产率（14.5%）的同时,苯酚的选择性高达98.5%,这既与g-C₃N₄基体的芳香C-N杂环和共轭π键结构有关,更取决于钒物种在多孔g-C₃N₄基体结构中的高度分散及其与g-C₃N₄基体间的协同作用。