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苯甲醛作为高价值精细化工中间体和产品,广泛用于医药、香料、农药、染料和塑料添加剂行业,具有可观的市场前景和经济效益。近年来,我国对高品质无氯苯甲醛的大量需求,给苯甲醛的生产带来了前所未有的机遇和挑战。液相甲苯催化氧化制苯甲醛具有反应条件温和、产品纯度高等优点,逐渐成为苯甲醛的重要制备方法之一,研发高活性、高选择性、强稳定性的催化剂是该反应的关键。另外,如何实现高效、定向催化转化仍然是液相催化氧化甲苯制苯甲醛的重点和挑战。本论文以钒基金属复合氧化物为对象开展研究,致力于研发一种用于甲苯液相氧化的高效催化剂。本文研究了Me-V-O和CoxFe10-xV10催化剂上甲苯双氧水液相氧化制苯甲醛的性能；另外,采用XRD、H2-TPR等技术表征催化剂的结构和性质,讨论了催化剂的构效关系。首先,考察了Me-V-O催化剂的组分及其配比(如,Me= Fe、Co、Ni、Mn、Ti、Ce)、反应温度、溶剂种类及用量对该催化剂上双氧水液相氧化甲苯制苯甲醛性能的影响。实验结果表明,在60℃,5 mL甲苯,双氧水／甲苯=4：1(摩尔比),溶剂冰乙酸20 mL,0.2 g催化剂的条件下反应3 h,以溶胶-凝胶法制备的Fe-V-O(Fe/V=1：1,摩尔比)复合氧化物作为催化剂,其催化性能最高,甲苯转化率为34.9%,苯甲醛选择性为79.4%,苯甲醛收率为27.7%。接着,以Fe-V-O催化剂为基础,考察了助剂种类(如,Ni、Ce、Zn、Co等)、助剂添加量、反应条件等对双氧水液相氧化甲苯制苯甲醛性能的影响。实验结果表明,在60℃,甲苯5 mL,双氧水20 mL,冰乙酸20 mL,催化剂用量0.1 g的条件下反应3 h,Co4Fe6V10 (Co为助剂,n(Co):n(Fe):n(V)=4:6:10)催化剂上反应活性最高,甲苯转化率为34.2%,苯甲醛选择性为77.8%,苯甲醛收率为26.6%。另外,采用XRD、N2等温吸附-脱附、H2-TPR等技术表征了钒基复合氧化物的结构及性质。表征结果表明,各种金属元素与钒发生相互作用,生成不同晶型的钒酸盐,影响催化剂的比表面积、氧化还原性和催化活性。对于Fe-V-O催化剂来说,催化剂上Fe和V的相对含量影响催化剂的结构和物相组成,Fe/V=1：1(摩尔比)的催化剂生成构型单一、高比表面积、高结晶度的金红石结构FeVO4晶型,活性最高；V物种是催化剂的活性中心,Fe3+的存在提高了催化剂活性相的稳定性和选择氧化性能。在Fe-V-O催化剂加入适量Co,调变了催化剂的结构和物相组成。Co4Fe6V10催化剂具有较高的催化双氧水液相氧化甲苯制苯甲醛性能,主要归功于Co部分取代复合氧化物中的Fe原子,与Fe、V物种发生相互作用,生成Co2FeV3O11晶型结构,活泼的Co2+与V物种可能发生V5+Co2 ?V4+Co3+的电子传递过程,进一步提高了催化剂的电子传递性能,易于V原子的电子传递及价态的变化。因此,添加适量的Co有助于双氧水液相氧化甲苯制苯甲醛。