烷烃是石油和天然气的主要组分，如何充分利用这些资源，把其中的烷烃转化成各种重要化学品十分重要。但是几乎没有非常有效的方法能够直接把它们转化为更有价值的产品，这主要跟它们惰性的化学性质有关，所以烷烃的活化和官能团化具有十分重要的科学意义和巨大的应用价值。环已烷(CHX)氧化是最具代表性的烷烃氧化反应之一，也是一个非常重要的化工生产过程，主要用来制备环已酮(CHONE)和环已醇(CHOL)，两者均是生产己内酰胺的重要原料。　　 本论文工作致力于制备高活性的催化剂，通过采用不同的方法制备了负载型的纳米金催化剂、钴催化剂以及钴修饰的负载型纳米金催化剂，并将之应用于CHX催化氧化反应。考察了催化剂制备方法、活性物种的存在形态与催化反应性能之间的关系。采用的反应装置是连续搅拌釜式反应器(CSTR)，在进行环己烷催化氧化反应之前，首先进行了环己烷非催化氧化反应研究，考察了反应体系的温度、压力、搅拌速率以及氧气和氮气的气体流速对反应的影响。获得的主要研究结果总结如下：　　 1.CSTR中环己烷非催化氧化反应研究　　 (1)升高反应温度，有利于自由基链反应的引发，使得氧化反应更容易进行，从而导致CHX转化率增加，副产物中C5和C6酸的总选择性增大，而目标产物(CHOL+CHONE+CHHP)总选择性和酮醇比K/A降低。　　 (2)在较高的压力下进行反应时，在较短的反应时间内，可以得到较高的CHX转化率；如果将反应时间延长，反应体系的压力大小对CHX转化率影响较小。高压反应可以促使环已基过氧化氢(CHHP)迅速转化为CHONE，从而得到很高的K/A比，但与此同时副产物C5和C6酸的选择性也较高，导致目标产物总选择性较低。　　 (3)较高的O2和N2流速使得反应体系中的气-液有效接触降低，导致在相同的反应时间内CHX的转化率下降；但是有助于获得较高的目标产物选择性，而且副产物C5和C6酸的量也较少。　　 (4)搅拌速率明显影响反应原料的混合程度以及O2在反应液中的停留时间，导致CHX转化率及C5和C6酸的选择性随着搅拌速率的增加先增大后减小。　　 2.CSTR中环己烷催化氧化反应研究　　 (1)钴盐催化剂上环己烷催化氧化反应研究当反应体系中加入BEHPA后，虽然可以保持着较高的目标产物总选择性，但是导致CHX转化率降低，最终所得的目标产物的总收率下降，并且K/A比值减小。以CoCl2作催化剂，向反应体系中加入戊酸或者己二酸后发现，CHX转化率升高，并且目标产物的总选择性也增大了，但是K/A比值保持不变。　　 (2)SBA-15负载的纳米金催化剂上环己烷催化氧化反应均匀分散在SBA-15孔道内部的3-8 nm范围内的Au纳米粒子可以在温和的条件下有效地催化氧化CHX。基于TOF结果，认为CHX氧化是对粒子尺寸敏感的反应。从反应工艺的角度来考虑，通过使用连续搅拌釜式反应器可以准确地控制反应体系的压力，促进反应原料有效地混合，从而使反应物快速分散，并与氧化剂和催化剂有效地接触，最终提高了CHX氧化反应程度。　　 (3)钴修饰的纳米金催化剂上环己烷催化氧化反应分别采用了旋转蒸发法、pH值调节法和载体表面有机胺修饰法来制备钴修饰的Au/SBA-15催化剂。催化剂中高度分散在载体SBA-15孔道内的Au纳米粒子可以有效地催化氧化CHX。Co对Au/SBA-15的修饰，不仅可以明显缩短反应时间，而且能获得较高的CHX转化率和较高的目标产物选择性，从而显著地提高了催化效率。Co的存在形式对催化剂性能的影响是不同的，进入载体骨架中的Co2+比位于载体表面上的CoOx有着更高的催化活性。　　 (4)含钴的SBA-15催化剂上环己烷催化氧化反应采用pH值调节法制备的Co-SBA-15催化剂中，大部分Co是位于载体的骨架结构中(类似于表面硅酸钴)，其催化活性比位于载体表面的Co物种催化活性要高：并且由于Co进入催化剂载体骨架结构后，引起了部分孔道结构的坍塌，这样可以暴露更多的催化活性位，从而提高了催化剂的催化活性。而采用旋转蒸发法制备的催化剂中，大部分的Co物种是分散在催化剂载体的内表面上，降低了平均孔径，催化活性也较低。