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苯乙烯是一种重要的聚合物单体,被广泛用于生产塑料、橡胶、树脂等化工产品。目前,工业上主要采用乙苯直接脱氢的方法生产苯乙烯,但该工艺反应能耗巨大。以温室气体CO2作为弱氧化剂通过氧化乙苯脱氢的方法制取苯乙烯（CO2-ODEB）,避免了过热蒸汽的使用,不仅能降低反应温度和能量损耗,还可打破热力学平衡的限制,提高乙苯转化率。然而,目前应用于CO2-ODEB反应的催化剂普遍存在失活严重的问题。因此,设计和开发出具有高催化活性和高稳定性的催化剂成为CO2-ODEB生产工艺亟待解决的关键问题。氧化铝具有良好的机械强度、合适的等电点和较高的物理化学稳定性等优点,是催化领域最常用的金属催化剂和催化剂载体。Ti O2是一种廉价、环保、可还原的金属氧化物,表面含有丰富的晶格氧阴离子和移动氧,被广泛应用于短链烷烃的活化氧化。然而,纯Ti O2存在比表面积低、孔体积小、机械强度差、高温易发生相转变等缺点,致使其在CO2-ODEB反应中显示出相对较低的催化活性。氧化铁的引入,可有效促进逆水煤气变换反应的发生,继而提高CO2-ODEB反应的平衡转化率,但传统Fe基催化剂存在易深度还原而失活等问题,严重限制了其实际应用。因此,如何通过简单易重复的制备方法,将Ti O2与Fe2O3负载于具有优良结构和织构性质的氧化铝载体表面,在达到活性组分高度均匀分散的同时,克服催化剂活性低及稳定性差等问题,以获得可应用于CO2-ODEB反应的高效催化剂成为当前研究的重点。鉴于此,本论文主要研究内容如下:（1）将氧化铝直接作为催化剂应用CO2-ODEB反应,其表面酸性位的存在有助于积碳活性物种的原位生成,对此,采用多种合成方法制备得到系列介孔氧化铝材料,并将其应用于CO2-ODEB反应,重点考察了氧化铝介孔孔道结构、织构及表面性质对碳活性中心原位产生机制、生成量的影响,继而对氧化铝催化活性及稳定性的影响。表征及催化结果表明,与其他制备方法所得样品相比,经溶剂热法辅助挥发诱导自组装法所得样品Al-ST因其更高的比表面积及适宜的表面酸性位,不仅有利于C=C活性位点的快速原位产生,且其均一有序的二维六方介孔孔道结构有利于达到生成积碳和消除积碳的平衡,致使样品Al-ST显示出最佳的催化性能。在CO2-ODEB反应过程中,Al-ST的最高乙苯转化率可达到63.85%,且经150 h长时间反应后,乙苯转化率仍可保持在38%以上。（2）为提高Ti基催化剂的催化活性和稳定性,采用溶剂挥发诱导协同自组装法制备得到具有高度规整有序介孔孔道结构、比表面积和孔体积高的铝-钛复合氧化物催化材料（OMAT）。该方法的应用,可实现将存在于初始合成溶液中的Ti物种以高价态(Ti4+)的形式均匀地引入到氧化铝的介孔孔壁中,形成骨架Ti-O-Al键,且所得材料铝-钛复合氧化物显示出较未引入Ti时所得有序介孔氧化铝（OMA）载体更为优异的结构、织构及表面性质。与以载体OMA经传统浸渍法所得催化剂Ti/OMA相比,催化剂OMAT因其均一的介孔孔径、较大的比表面积和孔体积、改善的表面酸性和氧化-还原性能,在CO2-ODEB反应中展现出更为优越的催化性能,乙苯初始转化率达到了67.14%,苯乙烯选择性为98.02%,且在经5次循环催化反应后,乙苯转化率和苯乙烯选择性仍可分别达到62.86%和97.90%。通过将OMAT催化剂的催化性能与其表面组成和微观结构相关联,发现Ti4+-O-Al3+键中的表面桥连氧是CO2-ODEB反应的关键活性位点,可有效激活和解离乙苯分子中乙基上的C-H键,生成苯乙烯,伴随着表面Ti4+还原为Ti3+及表面氧空位的产生。与此同时,反应物CO2获得表面氧空位所提供的电子,有助于CO2的活化和解离,产生可用于补充表面氧空位的活性O原子,导致催化剂OMAT表面Ti4+-O-Al3+键得到有效的修复,致使OMAT催化剂在CO2-ODEB反应中显示出极高的催化稳定性。此外,通过对比OMAT催化剂在CO2和N2气氛下的乙苯脱氢活性,发现在CO2-ODEB反应过程中伴随着逆水煤气变换反应的发生,造成反应平衡向生成苯乙烯的方向移动,因此,CO2气氛的使用可有效提高苯乙烯的产率。（3）针对传统Fe基催化剂活性组分分散不均匀且在CO2-ODEB反应过程中易因发生深度还原而失活等关键问题,将活性Fe Ox物种与有序介孔铝-钛复合氧化物相结合,采用浸渍法制备出具有规整有序介孔结构、比表面积和孔体积较大、酸性适宜、且易于还原-再氧化的Fe/OMAT催化剂。催化结果表明,催化剂Fe/OMAT显示出较催化剂OMAT更高的催化活性和稳定性,其初始乙苯转化率高达74.49%,且在34 h反应过程中乙苯转化率仅缓慢下降至48.29%。催化剂Fe/OMAT在经7次重复循环使用过程中,乙苯转化率仍能达到65%以上。XPS、H2-TPR、Raman等表征结果证实,在CO2-ODEB反应过程中,OMAT表面Ti4+-O-Al3+键中的桥连氧参与了活性Fe Ox物种还原-再氧化循环,即:表面Ti4+-O-Al3+键中的桥连氧因其较高的表面迁移性能,可快速恢复活性Fe Ox物种在乙苯脱除反应过程中所消耗的表面晶格氧,而OMAT表面桥连氧空位的生成,在促进CO2的活化和解离方面起到了积极作用,致使催化剂Fe/OMAT表面活性位点得以很好的修复。