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在众多C4类生物基化学品中，发酵产2，3-丁二醇因其较高的发酵水平，有成为优秀平台化合物的潜力。通过运用脱水、脱氢、加氢以及组合催化工艺，2,3-丁二醇可被转化为甲乙酮、异丁醛、乙偶姻、丁二酮、丁醇等价值更高的下游化学品，其中脱氢产物2，3-丁二酮和乙偶姻都是重要的香料和医药、有机合成中间体。国内工业产丁二酮主要由甲乙酮氧化法制得，乙偶姻则一般由丁二酮加氢还原制得，原料均是比较重要的化工产品，相比之下由2，3-丁二醇直接氧化脱氢制取的工艺更为简单环保。本文围绕多种固体酸催化剂，合成并测试了其催化转化低浓度2，3-丁二醇的性能，并考察了催化剂组分及其含量、反应参数（包括原料浓度、反应温度、载气流速等）对催化活性的影响，结合XRD、XRF、BET、NH3-TPD、H2-TPR、FT-IR、TG-DTA等表征手段探讨了催化剂表面酸性、氧化还原性和催化活性之间的关联，揭示了2，3-丁二醇氧化脱氢反应机制。具体研究内容如下: 1)采用水热合成法制备了一系列不同磷铁比的磷酸铁催化剂，考察了磷铁比对其结构和催化性能的影响。研究发现，低磷铁比磷酸铁催化剂其催化2，3-丁二醇转化的主要产物为断裂产物乙醛（最高选择性:81.7％，P/Fe-0.6，280℃），而高磷铁比磷酸铁催化剂的主要产物为脱水产物甲乙酮（最高选择性:55.6％，P/Fe-1.4，280℃）。NH3-TPD和H2-TPR表征结果表明，随着磷铁比升高，催化剂表面酸性增强，氧化还原性减弱。MEK选择性较高的P/Fe-1.2和P/Fe-1.4有较高的表面中强酸量，而乙醛选择性较高的P/Fe-0.6和P/Fe-0.8其表面氧化还原性更强。引入对照试验分析后，推测反应中乙醛可能为丁二酮经由类似Fe中心催化的反克莱森缩合机制发生C-C键断裂而生成。 2)采用共沉淀法合成了不同铜锌比的铜锌催化剂，研究了铜锌比对催化剂性能的影响。与磷酸铁催化剂相比，铜锌催化剂显著提高了脱氢产物的选择性，抑制了乙醛的生成。丁二酮最高选择性为35.48％(Cu/Zn=1/2，250℃)，乙偶姻最高选择性为44.75％(Cu/Zn=1/1，200℃)。反应中主要竞争机制为脱水反应，脱水产物甲乙酮最高选择性为39.44％（Cu/Zn=3/1，400℃）。研究发现，Cu/Zn比接近1/2和较低的反应温度有利于脱氢反应进行;Cu/Zn比过高或过低、反应温度较高时，脱氢产物选择性下降明显，脱水产物选择性整体上升。说明低温下脱氢反应机制占优，脱水机制的进行需要更高的反应温度。因此，选择合适的Cu/Zn比和较低的反应温度，可有效促进脱氢产物选择性的提升。 3)以粗孔微球硅胶作载体，采用湿法浸渍方法合成了负载型Cu-ZnO/SiO2催化剂，固定Zn负载量为30％，考察不同Cu负载量对催化剂结构及性能的影响。结果表明，全系Cu-ZnO/SiO2催化剂的原料转化率均接近100％，随着Cu负载量递增，脱氢产物选择性递增而脱水产物选择性递减。Cu/Zn接近1/2的16％Cu-ZnO/S iO2有最优脱氢性能（250℃，Sel.AT=15.45％，Sel.DA=45.30％，脱氢产物选择性加和Sel.dehydro=60.75％），Cu/Zn较低的4％Cu-ZnO/SiO2有最优脱水活性（400℃，Sel.MPA=15.56％，Sel.MEK=50.23％，脱水产物选择性加和Sel.deh=65.79％）。结合表征结果认为，Cu负载量较低的CuZnO/SiO2催化剂中较高的甲乙酮选择性得益于其较高的弱酸及中强酸量;而高Cu负载量的CuZnO/SiO2催化剂表面微小颗粒的CuO物种更多，表面氧化还原性更强，更利于脱氢机制的进行。此外，随反应温度升高，脱氢产物选择性显著下降同时脱水产物选择性明显上升，这也与前述研究结果相一致。