近年来,随着石化行业对丙烯需求的日益增长,传统的石脑油裂解和石油催化裂化过程获得丙烯的工艺已不能满足市场的需求,因此扩大丙烯来源的生产工艺,寻求合理高效的丙烯生产方法,已经成为我国和全球石化企业的迫切需要,其中丙烷催化脱氢制丙烯技术备受关注。已工业化的丙烷脱氢制丙烯生产工艺主要是采用铂基催化剂的美国UOP公司的Oleflex工艺,和采用铬基催化剂的美国CB&ILummus公司的Catofin工艺。但铂基催化剂成本较高,铬基催化剂对人体和环境毒害过大,迫切需要一种能代替以上两种催化剂的新型丙烷脱氢催化剂。研究发现,钒基催化剂在丙烷脱氢反应中表现出很高的活性和选择性,且钒基催化剂成本低廉,对人体和环境毒害作用较小,具有广阔的发展前景。钒基催化剂在改性后,可以进一步提高其反应活性和选择性,改善其稳定性,降低积碳,使催化剂表现出优良的抗积碳性能,这为钒基催化剂的工业应用提供了更多的可行性。针对丙烷脱氢过程中钒基催化剂抗积碳性能差,稳定性差的主要问题,本研究以介孔γ-Al2O3为载体,通过硼酸改性,制备负载型钒基催化剂。本论文研究发现,硼改性后各催化剂在丙烷转化率、丙烯选择性和丙烯产率方面均优于纯钒催化剂。尤其是B/Al=0.05的催化剂在反应过程中效果最佳,其丙烷转化率最高可达到79%左右。物理化学表征手段证明,金属组分钒的负载和硼酸改性作用多发生在γ-Al2O3表面而对γ-Al2O3的晶体结构、比表面积和孔道内部造成的影响较小,且金属组分钒在催化剂表面分散良好,并未聚集形成氧化钒晶体。硼改性后,随硼铝比增加,催化剂表面VOx聚合程度逐渐降低,形成了更多孤立态和低聚态的钒物种,且V4+比例逐渐上升导致钒平均价态呈现降低趋势,这些都对催化效果起到促进作用。同时,随催化剂硼铝比逐渐增加,催化剂表面积碳量呈现下降的趋势,解释了其稳定性增强的原因。硼铝比较低时,硼原子在γ-Al2O3表面高度分散形成均匀的单分子层,随硼铝比逐渐增加,过量的硼元素以氧化硼或混合硼铝酸盐的形式存在于催化剂表面。同时,硼改性后催化剂Br?nsted酸量和Lewis酸量均有明显下降,Lewis酸量下降程度更明显,这是导致硼改性后催化剂初始脱氢活性低于母体催化剂的一方面原因。另一方面,硼改性从一定程度上降低了钒与γ-Al2O3之间的相互作用,也会使其初始反应活性降低。但相应的,由于钒与γ-Al2O3相互作用减弱,使钒活性中心对丙烷中间体和丙烯产物吸附能降低,丙烯产物更容易从催化剂表面解吸,从这个角度来说,硼改性可以使催化剂的丙烯选择性提高。