氧化脱氢过程相对于丙烷直接脱氢具有不受热力学平衡限制、反应温度低、催化剂不易积碳等优点。然而,深度氧化导致丙烯选择性不高,影响其工业化前景。利用CO₂替代氧气用于丙烷氧化脱氢过程,可以避免丙烯的深度氧化、减少催化剂积碳,利用低附加值的丙烷和CO₂生产高附加值的丙烯和CO等,具有极好应用前景。VO_x催化剂是一种重要的选择性氧化催化剂,广泛用于丙烷选择性氧化脱氢反应过程研究。然而,绝大部分文献报道的VO_x催化剂主要以浸渍法制备。传统浸渍法制备的催化剂VO_x易团聚、分散度不高、易形成V₂O₅晶粒及堵塞孔道等不足,本课题拟以介孔纳米硅合成为基础,设计、制备高度分散性VO_x催化剂,调控催化剂孔结构与表面物理化学性能,用于CO₂氧化丙烷制丙烯反应过程,详细研究其结构与性能关系,开发高效稳定的钒掺杂催化剂。本课题旨在制取更均匀分散的钒掺杂纳米氧化硅,通过油-水两界面的界面反应,采用一步合成法制备钒掺杂三维树枝状介孔纳米硅球n V-MSNSs（n取1.3-8.0 wt%）催化剂,该反应在油水两相分层异构反应体系制备合适的p H值和反应温度。结合FESEM,TEM,和²⁹Si MAS NMR研究表明,n V-MSNSs结构可以通过控制钒含量（1.3-8.0 wt%）的变化而调节。Raman,UV-vis,XPS,和H₂-TPR分析表明,钒物种的聚合度可以通过钒含量增加而增加,较低聚合度的氧化钒对比高聚态的氧化钒物种表现出较高活性。结果表明,随着钒浓度的增加,5.2V-MSNSs样品具有高的钒氧化物的分散性,并且直到8.0wt%钒负载量也不会有V₂O₅微晶产生。H₂-TPR表征表明H₂/V的摩尔比在5.2V-MSNSs达到最大值,达到最好的钒利用,这表明在较高的钒含量下形成较高的聚合的VOx物质,对ODHP反应活性的提升不利。为了探究钒掺杂的纳米硅催化剂丙烷氧化脱氢稳定性及失活机理,本课题以n V-MSNSs催化剂为研究对象,利用各种物理化学表征手段和构建反应-再生机理图进行研究。实验表明8个反应再生循环后催化剂仍可保持良好的催化性能。在反应再生循环中,Raman、H₂-TPR表征证明了VO_x晶格氧的消耗(V^V→V^III)是是活的主要原因,高度分散的氧化钒在原位再生后也能完全恢复。TG、O₂-TPO表征证明了积碳的产生是催化剂是活的主要原因,并且积碳的石墨化程度随着反应时间的增加而增加,通过该课题研究了n V-MSNSs催化剂具有高的活性和稳定性,在烷烃脱氢中具有广阔的应用前景。