本论文利用一些固体核磁共振技术,包括原位核磁共振技术和探针分子技术,对几个重要的多相催化剂和甲烷无氧芳构化反应进行了深入的研究,取得了一些有意义的结果。研究甲烷的无氧芳构化反应不仅有着非常重要的理论意义,而且还具有重大的现实意义。我们应用¹³C原位NMR技术来观测在催化反应过程中吸附在催化剂表面上的产物和催化剂本身的变化,为推理反应机理提供一些有用的实验证据。实验结果表明甲烷在Mo和W改性的HZSM-5催化剂上的无氧芳构化反应有一个明显的诱导期,在诱导期期间,负载在分子筛上的Mo和W的氧化物分别被还原生成活化甲烷的活性金属相MoC_x和W的低价氧化物WO_x。相对于负载在分子筛表面的Mo组分,在W/HZSM-5表面上的W更难被还原成低价的氧化物。在700℃反应后的Mo/HZSM-5的催化剂上,我们首次观察到分布在分子筛外表面和孔道里面的活性金属相MoC_x。利用多种固体NMR实验技术,我们对甲烷芳构化反应的催化剂W/HZSM-5的结构和酸位进行了表征,通过它与Mo/HZSM-5催化剂的性质的对比,揭示了这个催化剂良好的高温催化性能与它的结构的关系。应用双共振技术、多量子技术和探针分子技术,我们对两个重要的固体酸SO₃/Al₂O₃和BF₃/Al₂O₃的酸位进行了表征。实验结果表明,在SO₃/Al₂O₃的制备过程中,SO₃在与六配位铝形成硫酸铝的同时,还与Al₂O₃表面上的羟基反应,形成具有强的Br?nsted酸性的桥式Al-OH-S羟基和直接连在硫上但又不与铝直接相连的羟基。对吸附在这个固体酸表面上的探针分子的研究表明:SO₃/Al₂O₃保留了Al₂O₃表面上的Lewis酸位,同时还有强的Bronsted酸位,酸的相对强度比分子筛HZSM-5稍强,但是比超强酸的酸性要弱。我们还观察到固体酸BF₃/Al₂O₃表面上有Bronsted和Lewis酸位,其中Bronsted酸位是BF₃与Al₂O₃表面羟基反应形成的F₂B-OH-Al桥式羟基,Lewis酸位是三配位硼的F₂BO基团。这个固体酸的表面酸性强度稍强于分子筛