烷基苯的直接氧化产物醇、醛、酮及酸是工业上重要化学品的中间体,在工业上和实验室都具有重要的价值。早期使用一些强氧化剂进行烷基苯的氧化反应存在腐蚀性强、高毒性、选择性差、不经济和处理困难等诸多问题。为了满足生产和生活上可持续发展的需要,基于宏观三维大孔树脂的无模板法开发多种环境友好、高稳定性、低成本、高选择性又可重复使用的介孔碳基材料用来催化乙苯到苯乙酮反应是本论文研究重点。主要包括以下三个部分:第一部分利用草酸高铁酸根离子交换的IRA-900大孔树脂通过一步热解制备了一系列宏观三维Fe3C/Fe/C复合材料CIPC-T（T表示热解温度）。CIPC-T材料中三维介-大孔无定形碳骨架内部嵌入了大量高度分散的纳米颗粒,这些纳米颗粒具有Fe3C/Fe表面包覆着石墨壳层（CI@GC）的核壳结构。根据XRD、SEM、TEM、TGA及定量相分析的结果,提出了复合材料的形成过程同时也确定了材料中Fe3C与Fe的含量。CIPC-T中Fe3C/Fe的质量比可以通过热解温度很容易地调节,进而获得了不同饱和磁化强度的磁性材料。在叔丁基过氧化氢存在下CIPC-750催化剂能有效地将乙苯氧化成苯乙酮并表现出58.7%的转化率并且证实了Fe3C在反应中的活性作用。球径为200～400μm的CIPC-T催化剂的宏观球形形貌和出色的磁学性能也有利于从反应溶液中分离和回收。此外,CIPC-T复合材料中铁位点的高稳定性是由于CI@GC的外石墨壳层保护使反应过程中不易发生铁物种的浸出,也使催化剂表现出很好的循环利用性。第二部分利用二氰二胺与IRA-900大孔树脂在不同比例下一步热解制备了一系列的三维尺寸为600～900μm的多级孔氮掺杂碳球x-DIRA-T（其中x表示二氰二胺与IRA-900的用量比和T表示热解温度）。二氰二胺作为一种氮掺杂剂和抗收缩剂的加入可以有效控制树脂在热解过程中的收缩,这有利于保留原始大孔树脂中的三维互联孔道和创造丰富的氮掺杂位点。这也有效地解决了第一部分有大孔树脂热解骨架收缩的问题。当二氰二胺与树脂比例达到1:1时催化剂可以高选择性的将乙苯转化为苯乙酮,显著超过了直接煅烧树脂表现的活性（乙苯转化率分别为83.5%和12.1%）。结构表征和反应动力学研究表明催化剂较大的孔体积和更多的介-大孔结构可以暴露更多的活性位点和较低的扩散限制,这能够明显加快初始反应速率从而提高催化性能。x-DIRA-T催化剂更大的宏观三维尺度可以更有效发挥反应中分离和回收的优势。这部分工作提出了一种在直接一步热解过程中保持碳有机前体孔隙尺度多样性的新策略,使其作为宏观三维载体能更有效地应用于多相催化领域。第三部分继续研究氮掺杂碳材料对乙苯氧化到苯乙酮活性的影响。根据第二部分二氰二胺与大孔树脂混合热解后二氰二胺残留的现象为启发,进一步讨论石墨相氮化碳及其前驱体与有机物共热解时热稳定性的问题。石墨相氮化碳（GCN）通常被认为是一种自牺牲的氮源,常常与多种有机化合物一起通过混合共热解过程获得氮掺杂碳材料。但通过热重分析、热重-质谱联用分析和X射线光电子能谱分析,我们发现含有丰富氢键的GCN可以不可逆地被各种有机物质释放出的碳质气体片段锚定,进一步促使氮化碳转化成氮掺杂石墨烯,表明GCN在与有机物供热解时不再在是一个自牺牲的氮源,而这些残留的氮化碳对整体氮掺杂碳材料的孔隙度和可接近活性中心数量都起到了关键作用。所以设计了一种CVD的策略,利用固体碳源AB-8树脂与基底物质GCN一步热解获得了超高介孔隙度和超薄形态的ABCNS-900催化剂,得益于催化剂优异的介孔结构,比表面积和孔容分别为1650 m2 g-1和8.26 cm3 g-1,以低剂量就能高选择性将乙苯氧化为苯乙酮,表现了极好的催化活性,乙苯转化率和苯乙酮选择性分别达到99.8%和96.2%。我们的研究结果为高介孔体积的超薄氮掺杂石墨烯提供了一种绿色经济的合成策略,进一步促进了氮掺杂碳材料在多相催化工业中的应用。