甲缩醛(Dimethoxymethane，简称DMM)，是一种重要的化工原料。由于其具有较高的氧含量和十六烷值，掺混到柴油后可极大地改善柴油在发动机中的燃烧状况，提高热效率，降低污染物排放，被认为是一种极具应用前景的柴油添加剂。　　 二甲醚是一种洁净的民用及车用燃料，此外也是一种很有潜力的化工原料。由于二甲醚具有甲基、甲氧基等有机合成的官能团，所以从二甲醚出发开发工业上基于甲醇为原料的重要的高附加值化学品具有非常重要的意义。　　 采用二甲醚催化氧化一步法制取甲缩醛，其合成途径简洁，热力学上可行，更重要的是此方法是一条非常有吸引力和应用前景的利用二甲醚开发高附加值下游产品的路线。　　 本论文在开发的二甲醚催化氧化MnCl2-H4SiW12O40/SiO2系列催化剂上，详细考察了催化剂的制备参数，反应条件对二甲醚氧化反应活性及产物分布规律的影响。探索了二甲醚氧化合成甲缩醛的反应路径和反应机理，并考察了催化剂的稳定性，发现了催化剂失活机理。采用第三种活性组分对MnCl2-H4SiW12O40/SiO2催化剂进行了修饰，得出结论如下：　　 1.采用MnCl2、SnCl2、SnCl4、CuCl2、Zn(NO3)2、LiNO3及Cd(NO3)2等对H4SiW12O40/SiO2催化剂进行改性，其中MnCl2的改性效果最好。由于MnCl2的加入显著降低了H4SiW12O40/SiO2酸中心的数量和酸强度，对于二甲醚选择氧化制取甲缩醛而言，具有适宜酸强度和酸中心数目的催化剂可在反应中表现出较好的活性，从而高选择性地得到甲缩醛。　　 2.焙烧温度以及活性组分的不同浸渍顺序对催化剂的性能有明显的影响。催化剂在673K焙烧后催化活性达到最佳，此温度下焙烧有利于催化剂中活性位的形成，并且抑制了催化剂颗粒的团聚和烧结；H4SiW12O40先浸渍到SiO2上，经过烘干焙烧后再浸渍上MnCl2，烘干焙烧后所制得的催化剂活性高，此种浸渍顺序制备的催化剂具有适宜的酸强度和酸中心数目，有利于催化活性的提高。　　 3.选取SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、NaY和La2O3为载体制备了MnCl2-H4SiWi2O40系列催化剂，其中SiO2作载体时催化剂的活性最好，这是因为载体二氧化硅有利于杂多酸在其表面的分散，热稳定性和氧化活性均较高。　　 4.不同的杂多酸对二甲醚氧化合成甲缩醛有不同程度的影响。MnCl2改性的H4SiW12O40(40％)/SiO2催化剂活性好于其改性的H3PMo12O40/SiO2及H3PW12O40/SiO2的催化活性。具有适宜的酸强度和氧化性的杂多酸催化剂对二甲醚氧化合成甲缩醛最为有利。　　 5.采用硫酸锰、醋酸锰、氯化锰和硝酸锰等不同锰盐前驱体制备了Mn-H4SiW12O40/SiO2系列催化剂，采用氯化锰修饰的H4SiW12O40/SiO2催化剂活性最好。不同的锰盐与H4SiW12O40/SiO2之间的相互作用，导致了催化剂氧化性能强弱的不同，而这种锰盐与H4SiW12O40/SiO2之间相互作用的差异很大程度上影响了催化剂的氧化性能和催化活性。　　 6.采用MnCl2-H4SiW12O40/SiO2催化剂，在常压连续流动固定床反应器上对反应温度、原料O2/DME配比及反应空速对二甲醚氧化合成甲缩醛反应的影响进行了实验。当反应温度为593K，二甲醚与氧气的配比为1∶1，反应空速为360 hr-1时催化剂对二甲醚氧化制取甲缩醛反应具有良好的催化效果，得到了较高选择性的甲缩醛和低选择性的副产物。　　 7.二甲醚催化氧化直接合成甲缩醛的反应在热力学上是可行的。通过对反应器中催化剂床层不同的装填顺序、氧气以及不同的进料方式对反应的影响进行了研究。发现可能的反应机理是二甲醚在催化剂合适的酸性位上解离出关键的CH3O·，其次，在催化剂氧化还原活性位上，反应物中的氧气夺取二甲醚分子中的氢后得到了CH3OCH2·基团，而后在催化剂酸性位和氧化还原活性位的协同作用下，CH3O·和CH3OCH2·结合生成了CH3OCH2OCH3。　　 8.采用连续流动固定床反应器，催化剂在593K、0.1MPa、O2/DME摩尔比1/1、SV为360hr-1的反应条件下对MnCl2(5wt％)-H4SiW12O40(40wt％)/SiO2催化剂进行了4h的稳定性实验，结果在反应过程中催化剂活性不断降低。通过XRD、BET、FT-IR、SEM、TEM、XPS、ICP-AES、TG和NH3-TPD等表征手段对二甲醚催化氧化合成甲缩醛反应中催化剂失活前后进行了详细表征，发现催化剂失活机理如下：1)二甲醚氧化反应过程中，催化剂颗粒发生了团聚和烧结，堵塞了催化剂的部分孔道，降低了催化剂比表面积和孔体积，是导致催化剂活性下降的主要原因。2)Mn4+活性中心数量在催化剂表面的减少以及其化合态的降低，也是催化剂活性下降的一个原因。3)反应后催化剂酸中心数量减少，催化剂酸性活性位降低导致了催化剂活性降低。4)活性组分Mn从催化剂表面的流失也是催化剂失活的一个原因。　　 9.Sm2O3助剂虽然明显地提高了催化剂的初活性，但对于催化剂的失活没有根本的改善。Sm2O3的添加提高了催化剂中锰原子中Mn2p3/2的结合能，从而提高了锰的化合价态，使得锰更多以MnO2形式存在；并且Sm2O3的引入改变了酸中心的分布，催化剂的弱酸中心数量明显增加，这都有利于催化剂活性提高。随着反应的进行，催化剂颗粒的团聚和烧结仍比较严重，是催化剂活性下降的主要原因。　　 10.铯改性的磷钨酸催化剂，尤其是Cs2.5H0.5PW12O40/SiO2催化剂展现了较好的催化活性，得到了较高二甲醚转化率和甲缩醛选择性。