C-X偶联反应在医药、农药、日用化工等方面存在着广泛的应用,早期的偶联反应需要在强碱、高温、过量铜等苛刻条件下进行。配体和贵金属的引入改善了偶联反应体系,但是存在回收性差和经济效益低等问题,因此开发高性能的催化剂是拓宽C-X偶联反应应用的关键。相对于金属配合物的均相体系,负载金属的非均相催化体系因其较好的稳定性和重复利用性在偶联反应中受到关注。但是传统的非均相体系在螯合金属、分散性以及传质等方面存在着缺陷。为此本文通过杂原子掺杂载体提升其对于金属的螯合能力、引入含氧基团改善催化剂在溶剂中的分散性、利用吸附作用强化底物与催化活性中心的接触,设计了不同类型的铜系非均相催化剂,并对其催化C-X偶联反应进行了探究。针对传统非均相催化剂在回收性和分散性等方面存在的缺陷,本文采用水热碳化的方法制备一种磁性核壳结构的Fe3O4@Si O2@C/Cu复合材料。利用磁性Fe3O4作为内核改善回收性能;通过加入Si O2和水热碳材料增强催化剂在水相中的分散性,避免在反应过程中催化剂的团聚;借助含N碳前体引入杂原子,提高金属负载量并强化反应的催化活性,最终将其应用在水相C-N偶联反应中,产率达到99%。通过XRD和XPS确定催化剂上的金属价态位Cu~0,利用TDP发现金属价态的转变(Cu2+→Cu~0)是通过碳材料表面的还原性基团实现。通过磁滞回归线验证催化剂回收性能,接触角测量证明催化剂良好的水相分散性是得益于其表面亲水性的改进,利用ICP-OES和EA明确了N杂原子有效强化载体螯合金属,并利用循环性实验发现该螯合作用可以避免金属流失。基于上述杂原子掺杂能够显著提升铜系碳基材料的催化剂活性,本文将N掺杂催化剂拓展到C-S多组分偶联反应中。通过水热碳化和煅烧的方法制备出一种以三聚氰胺、葡萄糖和硫酸铜为前体负载Cu的N掺杂的复合材料（N-C/Cu）,将其催化以碘苯、N-甲基吲哚和S8为底物的C-S三组分偶联反应,获得92%收率。通过对比N-C/Cu和C/Cu的XPS Cu 2p证实了N掺杂的碳材料能够负载更多的金属铜,分析N-C/Cu谱图是由于N掺杂在碳载体上的形式是吡啶N（73%）,这种掺杂方式能够提供大量的“缺陷”位置从而负载更多的金属铜。确定了C-S多组分偶联反应遵循氧化加成-还原消除（OARE）机理,并利用GC-MS检测中间体1-碘-3-甲基吲哚的生产。最终通过XRD和XPS明确了催化剂上金属为Cu2+更有利于反应。最后,本文鉴于Cu2+有利于C-S多组分反应,通过热溶剂法制备一种以Cu2+为金属中心、2-磺基对苯二甲酸单钠盐为有机连接桥的Cu-BDC-SO3Na的MOF材料,并通过静电吸附的作用,在上述MOF材料上引入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）,利用其长碳链增加复合材料对有机物的吸附作用,减少传质阻力。将其应用于C-S多组分偶联反应中,获得高达94%的收率,在Cu-BDC-SO3Na-CTAB的XRD谱图中9.2,13.0和17.5 o发现属于Cu-BDC-SO3Na的特征峰,说明催化剂在吸附CTAB过程中结构没有被破坏。利用电镜得到吸附前后的催化剂结构均是二维片状,催化剂的结构较为稳定。