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2,2’-联吡啶由于具有良好的生理学活性,在医药、农药、生物等领域发挥着重要的作用。此外,2,2’-联吡啶作为一种多功能双齿配体广泛应用于分析、配位、超分子化学和光化学等领域。2,2’-联吡啶的合成一直是有机、医药和催化化学的研究热点。吡啶直接脱氢偶联法制备2,2’-联吡啶由于不涉及吡啶的卤代和去除,具有较高的原子经济性,且反应过程中仅产生H2唯一的副产物,具有较高理论研究价值。与均相催化剂相比,非均相催化剂具有可连续反应、催化剂易分离回收和循环利用等优点。在吡啶直接脱氢偶联法制备2,2’-联吡啶非均相催化剂中,Ni由于具有优异的C-H键活化、脱氢、偶联等催化活性,被认为是最具发展潜力的吡啶脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应催化剂的活性组分。因此,通过创新催化剂制备方法,对Ni基催化剂进行设计和调控,制备高活性、高稳定性的吡啶脱氢偶联制备2,2’-联吡啶Ni基催化剂具有重要意义。本论文从催化剂载体和助剂的筛选、结构设计、活性组分优化、活性组分封装等方面对Ni基催化剂进行设计和调控,制备了以γ-A2O3、Al-Mg双金属氧化物、氨基改性的掺氮还原氧化石墨烯、多级孔ZSM-5分子筛为载体的系列新型Ni基催化剂。考察了Ni基催化剂在吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应的催化性能,探讨了反应温度、吡啶进料量、催化剂中活性组分含量对吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应性能的影响,研究了Ni基催化剂的构效关系,并提出了吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶可能的反应路径。具体研究内容如下:1、采用水热法、沉淀法、溶胶-凝胶法、模板剂法制备四种Al2O3-H、Al2O3-P、Al2O3-S、Al2O3-M载体,活性金属Ni通过等体积浸渍法负载到载体上制备Ni/Al2O3-H、Ni/Al2O3-P、Ni/Al2O3-S、Ni/Al2O3-M催化剂。四种催化剂较大的比表面积有利于Ni O颗粒的分散。其中Ni O/Al2O3-M催化剂具有最大的平均孔径,约为11.8 nm,Ni O平均颗粒尺寸最小,约为10nm,Ni/Al2O3-M催化剂中Ni颗粒分散度最高,达到15%,催化剂较大的孔径有利于催化反应中吡啶和2,2’-联吡啶的扩散,较高的Ni颗粒分散度为催化反应提供丰富的活性位点,有利于提高催化反应速率。在吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应中,当催化剂中活性组分Ni含量为20%、吡啶进料流速为0.2 m L·min-1时,催化剂的吡啶转化率最高,并且在反应温度为200℃时吡啶转化率和2,2’-联吡啶收率达到最大,Ni/Al2O3-M催化剂具有最高的吡啶转化率（1.3%）和2,2’-联吡啶收率（1.17%）,反应TOF值达到0.10 s-1。2、采用Mg、Sn、Ce对模板剂法制备的γ-A2O3载体进行改性,以Ni为活性组分,制备了Ni/x M-Al2O3催化剂。Mg、Sn、Ce可以促进Ni2+/x M-Al2O3的分解。添加助剂后催化剂的比表面积增大,其中Ni O/1Mg-Al2O3催化剂比表面积最大为173 m~2·g-1。Sn对Ni O颗粒在载体的分散具有促进作用,而Mg、Ce会导致Ni O颗粒团聚。Mg、Sn、Ce可以降低Al2O3的表面酸性,减小吡啶在催化反应过程的分解,降低催化副反应。在吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶催化反应中,Ni/1Mg-Al2O3催化剂具有最高的吡啶转化率（1.8%）和2,2’-联吡啶收率（1.59%）,反应TOF值最大达到0.17 s-1。另外,助剂Ce有利于降低2-甲基吡啶选择性、提高催化反应稳定性。3、在无模板剂的情况下,采用水热合成法制备了由纳米片自组装形成的三维中空花状结构Al-Mg氧化物（AMO）,通过TEOOS对AMO表面形成修饰,PVP对Ni-Ce O2纳米颗粒进行封装,将不同Ce O2含量（0、1、2、5和10 wt%）的Ni-Ce O2纳米颗粒锚定在AMO载体表面,制备了活性组分高度分散的Ni-x Ce O2/AMO催化剂。PVP疏水段与TEOOS烷基疏水段之间的疏水作用驱动机制有效实现了Ni-Ce O2纳米颗粒在AMO表面的可控分布,AMO大的比表面积有效提高了Ni-Ce O2纳米颗粒的分散度,焙烧过程中PVP和TEOOS的分解在催化剂内部生成新的孔道,为催化反应提供了物质扩散通道。Ni-5Ce O2/AMO催化剂表现出最好的催化反应性能,在200℃时吡啶转化率为3.9%,2,2’-联吡啶收率为3.28%,TOF值为0.49s-1,并且在催化反应进行35 h时,2,2’-联吡啶收率几乎没有下降。DFT计算表明,吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应在Ni（111）+Ce O2（111）活性位点上更容易形成吡啶反应中间体,且生成的2,2’-联吡啶更容易从活性位点上脱附,表明了Ni和Ce O2在吡啶直接脱氢偶联制备2,2’-联吡啶反应中的协同作用。4、采用APTES作为N源,一步法将Ni Pd双金属颗粒锚定在氨基改性的掺氮还原氧化石墨烯上制备了具有双金属活性中心的Ni Pd/NH2-NC催化剂。Ni Pd/NH2-NC催化剂中掺N还原氧化石墨烯表面修饰的NH2-有效增加了还原氧化石墨烯表面的亲水性,提高了还原氧化石墨烯的分散性。还原氧化石墨烯骨架掺N和表面修饰的NH2-提高催化剂的比表面积,增加Ni Pd双金属纳米颗粒的分散度。Ni与Pd双活性中心之间的协同作用有效提高Ni Pd/NH2-NC催化剂的催化反应活性。Ni Pd/NH2-NC催化剂在200℃时具有最高的吡啶转化率（10.2%）和2,2’-联吡啶收率（8.34%）,但反应稳定性较差（～10 h）。5、在多级孔ZSM-5分子筛的合成过程中,加入Ni、Pd有机配合物作为金属前驱体,通过一步水热法将Ni Pd双金属纳米颗粒封装到多级孔ZSM-5分子筛中,制备了具有双金属活性中心的Ni Pd/ZSM-5催化剂。在不利用二次模板剂的情况下,一步合成的多级孔ZSM-5分子筛兼具微孔和介孔,Ni Pd双金属颗粒封装到ZSM-5分子筛的孔道中,部分Ni Pd双金属颗粒进入到ZSM-5分子筛直通孔道和Z字型孔道的交叉处。ZSM-5分子筛孔道的限域效应提高了Ni Pd双金属颗粒的稳定性。高分散的Ni Pd双金属颗粒为催化反应提供了丰富的活性位点,多级孔ZSM-5分子筛丰富的介孔孔道提高了反应物的可接近性,实现催化反应过程中快速传质和传热。ZSM-5分子筛独特的孔道择形选择性进一步提高了催化反应中2,2’-联吡啶的选择性,Ni Pd/ZSM-5催化剂在200℃时具有最高的吡啶转化率（15.2%）和2,2’-联吡啶收率（7.8%）。