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γ-丁内酯(GBL)是重要的精细化工中间体和性能优良的高沸点溶剂。随着正丁烷部分氧化制备顺酐(MA)工艺的大规模工业化生产,大大降低了MA的生产成本,使得具有较好原子经济性的MA常压气相加氢制备GBL的工艺越来越受到人们重视。本文研究了用于MA常压气相加氢制备GBL反应的含ZnO的Cu-ZnO-SiO2催化剂体系和无ZnO的Cu-CeO2-Al2O3催化剂体系,考察了催化剂组成、助催化剂和载体、反应温度和原料空速以及催化剂制备条件对于催化剂的催化性能和稳定性的影响,探讨了催化反应机理和失活机理,提出了催化剂表面的MA常压气相加氢制备GBL反应的反应历程,取得了如下的研究结果：1、采用分步沉淀法制备的Cu-ZnO-SiO2(CZS)催化剂对于MA常压气相加氢制备GBL反应具有较好的催化性能,研究了催化剂组成、加氢反应温度和原料(20wt.%MA/GBL)液时空速(LHSV)对于CZS催化剂的催化性能的影响。当原料LHSV为0.1h-1,加氢反应温度为220℃时,在CZS111(Cu/Zn/Si=1:1:1, molar ratio)催化剂上的MA转化率和GBL选择性分别为99.4%和98.3%。Cu0是MA常压气相加氢反应的活性中心,催化剂的失活是由于催化剂表面形成的覆盖物。助催化剂Ba的引入明显地增加了催化剂的稳定性,Ba的引入增加了Cu比表面积(Scu)并且提高了ZnO的分散度,从而改善了催化剂的催化性能及稳定性。提出了CZS1ll催化剂上的MA常压气相加氢反应的反应历程,合理解释了Ba的引入对于CZS111催化剂的稳定性的促进作用。2、共沉淀法制备的Cu-REOx-Al2O3(CREA, RE=Y、La、Ce、Dy或Ho)催化剂对于MA常压气相加氢制备GBL反应具有很高的催化活性和对GBL的选择性。在实验条件下,MA转化率和对GBL的选择性均可达到100%。其中,Cu-CeO2-Al2O3(CCA)催化剂表现出较好的稳定性。Cu0是MA常压气相加氢反应的活性中心,高的Scu和较大的催化剂孔径有利于提高催化剂的催化性能和稳定性。3、研究了催化剂组成和助催化剂、原料LHSV和加氢反应温度对于Cu-CeO2-Al2O3(CCA)催化剂在MA常压气相加氢制备GBL反应中的催化性能和稳定性的影响。当原料LHSV=0.6h-1,反应温度为240℃时,在C112(Cu/Ce/Al=1:1:2, molar ratio)催化剂上MA转化率和对GBL的选择性均可以达到100%。在新鲜的CCA催化剂中,较小的Cu晶粒尺寸和高的Scu有利于MA常压气相加氢制备GBL反应。助催化剂Ba的引入在不影响催化剂的活性和选择性的前提下,可以显著地提高CCA催化剂的稳定性。而Zn的引入增加了CCA催化剂对四氢呋喃(THF)的选择性,并且产物中出现了微量的丁酸(BA)和丁醛(BD)。Ba的引入减小了新鲜的CCA催化剂中Cu的晶粒尺寸,增大了Scu,增加了催化剂表面的Cu0活性中心。同时,使催化剂的孔径分布向大孔方向偏移,有利于原料和产物的扩散以及热量传递。CCA催化剂的失活是由于催化剂表面覆盖物的形成,覆盖物的形成与反应中生成的琥珀酸酐(SA)有关,并随着SA含量的增加而增加。失活催化剂可以通过N2-air-H2法再生,经过再生后的催化剂的催化性能可以得到完全恢复,表明CCA催化剂具有较好的再生性能。通过对产物GBL在CCA催化剂上的加氢反应研究,我们提出了MA常压气相加氢制备GBL反应在CCA催化剂上的反应历程。4、在CCA催化剂制备过程中,研究了催化剂前躯体中残留的Na+和热干燥前残留的水对最终得到的催化剂的物化性质以及在MA常压气相加氢制备GBL反应中的催化性能和稳定性的影响。催化剂前躯体中Na+和水的残留对于CCA催化剂的催化性能和稳定性是不利的。Na+是以Na2CO3形式存在于CCA催化剂中,不利于新制备的催化剂中CuO的分散,同时引起Ce02颗粒的长大,覆盖并堵塞催化剂表面和孔道,导致催化剂BET比表面(SBET)、SCu和Cu分散度降低,同时,Na2CO3的存在也不利于CCA催化剂中CuO的还原。催化剂前躯体中残留的水对催化剂物化性质的影响主要归因于其在干燥或焙烧过程中对催化剂引起的烧结或硬团聚作用,导致催化剂SBET、SCu和Cu分散度降低。