生物柴油生产过程中的副产物——甘油的高附加值转化,不仅可以产生经济效益,还可以为生物质资源的利用提质增速。甘油的选择性氧化是制取高附加值化学品的重要途径。甘油分子的伯位羟基氧化产物甘油酸（glyceric acid,GA）是一种常用的食品添加剂,仲位羟基氧化产物1,3-二羟基丙酮（1,3-dioxyacetone,DHA）可作为医药中间体和化妆品添加剂,以甘油为原料高选择性地生产上述化学品目前仍存在较大挑战。碳材料负载的铂纳米颗粒是甘油氧化反应常用的催化剂,但其易被甘油氧化后的酸性产物GA毒化而失活,且仲位羟基氧化产物DHA的选择性不高。本论文将金属单原子引入到碳载体上,从而提高甘油氧化反应的活性和DHA的选择性。主要研究内容如下:为提高甘油转化率,在含MNx（M=Fe、Co、Ni）单原子活性位的碳纳米管MNC@CNT上负载Pt纳米颗粒（Pt NPs）,得到同时具有MNx和Pt NPs两种活性位点的催化剂,并将其应用到无碱条件下的甘油氧化反应中。实验结果表明,MNx的引入提高了Pt NPs的分散度,且Co Nx的引入使得催化剂的TOF较5Pt/CNT提高了1倍。此外,动力学研究表明,催化剂活性的提高来自Pt NPs和Co Nx对氧活化的协同作用,而不是金属-载体相互作用。此时,虽然甘油伯羟基氧化仍占主导地位,但协同作用改善了伯位羟基和仲位羟基氧化产物的比例。为提高甘油仲位羟基氧化生成DHA的选择性,引入对Pt NPs有结构修饰作用的元素Bi的单原子。利用Bi的低熔点特性,结合氟化碳管高温脱氟产生缺陷的特性,提出了一种脱氟-掺杂耦合的方法,即高温下熔融态的Bi原位锚定在脱氟碳管的缺陷上,酸洗后得到引入了原子级分散Bi的碳管。负载Pt NPs后,形成了Pt NPs与载体中Bi1的界面结构,与5Pt/CNT相比,DHA的选择性提高了3倍。通过对载体进行亲水改性,增大了甘油的仲羟基在Pt-Bi界面的可及性,进一步提高甘油的转化率和DHA选择性。为简化催化剂的制备工艺,发展了熔融盐辅助的一步合成方法,制备了In单原子掺杂的碳纳米管负载Pt In合金的复合型催化剂。以异丙醇溶解的氯铂酸溶液作为铂源,以低熔点醋酸铟作为铟源,高温下氟化碳管脱氟的同时,醋酸铟会形成熔融盐使Pt均匀分布在引入了In1的碳管上,同时得到分散良好的Pt In合金。相较于Pt/CNT催化剂,使用合金-单原子复合型催化剂在提高甘油转化率的同时,可将DHA选择性较5Pt/CNT提高近4倍。