1,3-丁二烯选择性加氢反应不仅常作为探针反应用以考察不饱和C=C双键的加氢反应催化剂性能,还具有较高的工业价值。Pd基催化剂是目前研究最广泛的催化剂,但其容易深度加氢,通过对载体的设计来调节催化剂的几何/电子结构,是实现在较高的转化率下拥有较好的丁烯选择性的有效途径之一。多级孔材料因其可增强传质、提供高度分散活性位点等优点,近年来作为催化剂载体受到较大的关注。在诸多制备多级孔材料的方法中,取自自然的生物模板法因其多样性、制备简单、低成本和环境友好等绿色特征呈现出巨大潜力。因此,本论文以具有良好的机械和热稳定性的花粉作为天然生物模板,制备多级孔结构的ZrO2,并将所得ZrO2作为载体负载Pd后应用于1,3-丁二烯选择性加氢体系中,研究向日葵花粉模板制备ZrO2的复制规律及影响因素,阐明花粉模板的引入对所得材料性质的影响;探讨该法所得ZrO2在1,3-丁二烯选择性加氢反应中的构效关系。首先,采用向日葵花粉为模板制备多孔氧化锆,以对原始花粉的复制程度为指标,确定了较优的制备条件,并借助多种表征手段对所得氧化锆的表面性质进行了研究,并探讨了此制备方法的普适性。获得具有向日葵花粉形貌和特殊孔道的氧化锆（sunflower-ZrO2）的较优制备条件为:前驱体为Zr（ac）4、前驱体用量为花粉质量的1倍、溶剂为乙醇溶液、制备温度为室温、沉淀剂用量为前驱体质量的1倍、焙烧温度为600℃。XRD、SEM、FTIR、XPS等表征结果表明sunflower-ZrO2表面为针状的中空球状并实现了 C、N元素的自掺杂、所得ZrO2具有多级孔结构,晶相为四方晶型。应用上述制备规律,采用具有明显结构差异的荷花花粉和油菜花粉为模板,通过改变溶剂、制备温度、沉淀剂用量等参数,也成功制备出了具有原始模板的形貌及孔道特征、实现C、N自掺杂的ZrO2。进而,以花粉为模板制备的ZrO2作为载体,负载Pd之后应用于1,3-丁二烯选择性加氢反应中,考察了催化剂制备条件和反应条件对催化性能的影响,比较了不同花粉模板制备的催化剂的加氢性能,借助于多种表征手段分析差异产生的原因,并从多级孔结构和元素掺杂两方面探究了催化剂的构效关系。确定的较优条件为:Pd负载量为0.5%、催化剂不焙烧、催化剂用量为50 mg、原料气空速为36000 mL·gcat-1·h-1、反应温度为35℃。在此条件下Pd/rape-ZrO2和Pd/sunflower-ZrO2催化剂,在低温下均显示出良好的选择性加氢性能且优于Pd/ZrO2-commercial。Pd/rape-ZrO2 的 1,3-丁二烯转化率为 99.2%,丁烯选择性为73.1%;Pd/sunflower-ZrO2 的 1,3-丁二烯转化率为 100%,丁烯选择性为 72.6%。此外,催化剂具有较好的稳定性,连续反应20 h后催化性能无明显下降。XRD和XPS等结果显示Pd/lotus-ZrO2的较低的催化性能可能源于较少Pd0的存在及部分单斜晶ZrO2的存在。构效关系的探讨表明优异的性能来源于花粉模板的引入以及其孔结构的复制和C、N掺杂共同的影响。多级孔结构有利于传质,提高丁烯选择性;而C、N的掺杂则影响了 ZrO2的电子结构。