甲酸甲酯是生产甲酰胺、甲酸、农药等的“基础材料”,在化工生产中有不可替代的作用。近年来,国内用于生产甲酸甲酯的重要原料甲醇的产能严重过剩,因而将甲醇转化为甲酸甲酯具有重要的实际意义。光催化甲醇制甲酸甲酯作为“绿色”合成路线更成为研究的热点,为化工生产和科学研究提供了新的方向。本研究以与Ti02具有相似能带结构的廉价ZnO为主要原料,制备具有优良光催化性能的甲醇转化甲酸甲酯催化剂。主要工作分为催化剂筛选和催化剂优化两部分。首先,通过使用具有丰富表面羟基的SiO2、Al2O3和CuZnAl水滑石(LDH)对ZnO进行修饰,提高ZnO表面羟基数量、改变其分布,并以此为载体负载铜物种制备光催化剂,用于甲醇选择性氧化为甲酸甲酯反应,筛选出催化性能最佳的Cu/CuZnAl LDH-ZnO催化剂。其次,对Cu/H-ZnO进一步研究,考察载体焙烧温度、Cu和Al元素含量对其催化性能影响。并使用X射线衍射(XRD)、比表面积和孔结构(BET)。透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、H2程序升温还原(TPR)、红外(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)对物相、结构、形貌、能带结构、表面物种分布及价态进行了表征。研究了光强度、甲醇分压、氧分压等动力学因素对催化性能的影响,并初步探究催化剂对光催化甲醇转甲酸甲酯的反应机理。紫外光为光源,反应温度为26℃～45℃,常压,甲醇氧气比为2,原料气中甲醇气含量1 vo1%,氮气为平衡气。研究的主要内容与结果如下：1、分别制备了SiO2、Al2O3和CuZnAl LDH修饰的纳米ZnO,以此为载体,通过湿化学还原法负载Cu,制备了Cu/ZnO-SiO2、Cu/ZnO-Al2O3和Cu/H-ZnO三种催化剂。对催化剂进行了表征和催化活性测试,筛选出Cu/H-ZnO为最佳催化剂。2、考察载体焙烧温度、Al含量及Cu含量,确定了Cu/H-ZnO催化剂的最佳焙烧温度和元素含量为：焙烧温度700℃,Cu含量7%,Al含量5%。3、考察了在不同阶段催化剂7Cu/H-ZnO-5(7)中铜物种的变化,发现反应前催化剂中铜物种以独立存在的CuO和水滑石结构中的铜两种形式存在；在反应中紫外光将CuO还原为金属Cu,而水滑石结构中的铜没有改变；反应后在空气中放置十天后,被还原的金属铜又重新被氧化为CuO;焙烧之后催化剂中大部分水滑石被分解,CuO粒径增大,催化活性也大幅度降低。4、考察了动力学因素对Cu/H-ZnO催化剂光催化甲醇转甲酸甲酯的影响,发现CH3OH与O2最佳配比为2：1,原料气中甲醇最佳体积含量为1 vo1%,氧气最佳体积含量为0.5 vol%。甲醇转化率随光强增强而增大,甲酸甲酯选择性几乎不受光强影响,甲醇转化率受反应温度影响较小,甲酸甲酯选择性随反应温度升高而缓慢降低。5、研究结果表明,催化剂中的CuO在紫外光下被还原为金属铜,金属铜与ZnO、CuZnAl水滑石接触形成界面／异质结。异质结中靠近水滑石一侧提供羟基,可与甲醇分子反应生成甲氧基；异质结中靠近ZnO的一侧在紫外光下能够产生比CH3O/CH2O2-氧化能力更强的光生空穴,该空穴可将甲氧基氧化为甲醛基,而甲醛基又与邻近的甲氧基反应生成甲酸甲酯。金属Cu与半导体形成欧姆接触／肖特基势垒,转移了由异质结价带激发到导带的电子,同时带负电荷的金属Cu可以解离吸附的O：分子,使其转移到载体上恢复氧空位。