生物质作为一种清洁的可再生资源,可作为化石能源的替代品,是未来可持续能源系统的重要组成部分。当前研究阶段,生物质转化过程主要通过生物发酵、化学转化等方法得到一系列平台化合物,如丁二酸、5-羟甲基糠醛（5-HMF）等,然后通过催化转化合成各类高附加值化学品和燃料。其中,5-HMF氧化反应的产物2,5-呋喃二甲酸（FDCA）和2,5-二甲酰基呋喃（DFF）有重要的工业化应用价值,近几年受到广泛关注。本文针对当前5-HMF选择氧化反应研究中需引入强碱、贵金属催化剂成本高以及非贵金属催化剂活性组分利用率低的问题,分别合成了碱式碳酸锌（ZOC）负载的Au-Pd合金催化剂（Au-Pd/ZOC）、Mn-Co-O复合氧化物催化剂和改性二氧化钛（P25）负载的M_nOx催化剂（M_nOx/P25-600-5h）,考察相应催化剂在5-HMF选择氧化反应中的活性,并对其物相组成、微观结构等进行详细表征,探究催化剂的微观结构与催化性能间的关联。本文的主要研究内容如下:为避免使用强碱性反应介质,通过水热法合成ZOC载体,然后采用沉积-沉淀法制备了 Au-Pd/ZOC合金催化剂,在弱碱性条件下催化5-HMF选择氧化反应可得到99%的FDCA收率。表征结果显示Au和Pd形成纳米合金粒子均匀地分散在载体ZOC上,Au和Pd之间存在的协同效应有助于提高催化活性。同时发现催化剂的活性顺序与相应载体水溶液pH值的高低顺序一致,说明载体的表面酸碱性质对催化活性有重要影响。此外,弱碱环境有利于稳定ZOC载体,提高Au-Pd/ZOC的稳定性,使其循环使用7次无明显活性降低。针对贵金属催化剂成本高的问题,采用液相混合固相煅烧法合成了 Mn-Co-O复合氧化物催化剂,其活性远高于采用相同方法制备的单一 M_nO₂和Co₃O₄。当Mn/Co摩尔比为1、锻烧温度为400℃时,所制备的Mn₀.50-Co₀.50-O催化剂活性最高,反应2h后5-HMF转化率为42.6%,DFF选择性高达98.0%。结果表明,Mn₀.50-Co₀.50-O复合氧化物中钴氧化物的引入可形成CoM_nO₃相态,使催化剂表面Mn⁴⁺/Mn³⁺比例和暴露的晶格氧浓度显著提高,具有更高的表面氧移动性,从而提高催化活性。另外,Mn₀.50-Co₀.50-O复合氧化物可以循环再生5次而催化活性无明显降低,表明其具有优异的稳定性。为提高M_nO_x基催化剂活性组分的利用效率,通过煅烧对载体二氧化钛（P25）进行表面改性,然后采用等体积浸渍法制备得到一系列M_nO_x/P25-a-b催化剂（a,b分别为煅烧处理的温度和时间）。当P25在600℃下煅烧5 h后所得到的M_nO_x/P25-600-5h催化剂表现出最高的活性,2 h内获得33.2%的5-HMF转化率及97.0%的DFF选择性,该活性约为M_nO_x/P25的2倍。实验结果表明,600℃煅烧处理P25后可使其表面可获得最优的锐钛矿/金红石相态比例,有助于提高催化剂的氧移动性,进而获得高催化活性;同时煆烧处理后表面酸性位数目会明显降低,减少反应过程中副反应的发生,从而提高DFF的选择性。