本学位论文针对以氧气为氧化剂的丙烯环氧化多相催化反应,主要从催化性能及结构特征两个方面,详细研究了碱金属离子对CuO_x-SiO₂催化剂的修饰作用,并对反应中铜的状态和反应机理进行了探讨。研究发现,溶胶—凝胶法制备的K⁺修饰的CuO_x-SiO₂催化剂可以有效地催化丙烯环氧化反应。K⁺修饰后,CuO_x-SiO₂催化剂上主要的部分氧化产物由丙烯醛转变为环氧丙烷。改变多种影响因素（铜含量、铜源、碱金属盐修饰剂及K/Cu摩尔比等）对催化剂进行优化,发现K⁺-5 wt%CuO_x-SiO₂（K/Cu=0.2）催化剂表现出最佳的丙烯环氧化催化性能。该催化剂在反应前并不需要预还原,且在高氧分压的反应条件下,当丙烯的转化率为0.2%时,PO选择性高达78%;当丙烯转化率提高至4.0%时,PO的选择性仍能维持在27%,该催化剂显著优于迄今国内外所报道的其它含铜催化剂。虽然该催化剂也存在失活现象,但主要是由于积炭引起的,通过在550℃下氧气气氛活化处理可以使得催化剂再生。XRD、HRTEM和UV-Vis等表征结果表明,CuO_x-SiO₂催化剂中铜物种主要以CuO微晶和高分散的CuO_x纳米小簇或孤立的Cu（Ⅱ）离子形式存在。经过K⁺修饰后,催化剂中铜物种的配位状态基本没有发生改变,仍然为八面体配位状态,但CuO微晶的粒径明显减小,铜物种的分散度显著提高,这暗示着K⁺和CuO微晶之间存在着较强的相互作用。我们认为这种强相互作用可能对PO的生成有利。H₂-TPR表征表明,K⁺的修饰使得铜的可还原性能明显降低,晶格氧活性受到抑制,这可能进而抑制了丙烯分子中甲基氢的氧化。NH₃-TPD和CO₂-TPD研究发现,CuO_x-SiO₂催化剂经过K⁺修饰后,催化剂表面的Lewis酸性位显著减少,并产生了一定的碱性位。催化剂中酸性位的减少大大抑制了生成的环氧丙烷发生裂解、异构、聚合及进一步的深度氧化反应。这也通过以环氧丙烷作为反应物,考察其在反应条件下的转化得到证实。我们认为催化剂表面的酸碱性质对环氧丙烷的形成起到至关重要的作用。XRD、EPR和FT-IR研究表明反应条件下催化剂上生成了Cu（Ⅰ）位,且高浓度的Cu（Ⅰ）位对环氧化有利。我们首次提出Cu（Ⅰ）位是丙烯环氧化的活性位,我们推测Cu（Ⅰ）位可能起到活化氧气、生成对丙烯环氧化有利的亲电性氧物种的作用。