烃类选择性氧化是饱和烃和芳香烃通过自氧化或催化氧化反应转变为高附加值含氧有机物的重要化工过程，如:乙苯氧化制苯乙酮、环己烷氧化制己二酸。传统使用化学计量比强氧化剂的反应存在成本高和环境不友好等问题。含金属的催化剂的催化氧化反应，具有活性和主产物选择性高等优点，但存在贵金属价格昂贵、催化剂容易中毒、活性组分容易流失、产物中残留金属杂质等不足。因此，发展高催化活性、选择性和稳定性的烃类催化氧化非金属催化剂备受关注。碳基材料具有来源广泛、形态结构丰富、稳定性好、比表面积大、缺陷丰富、还易于掺杂等特点，是一类新型的高效、绿色环保的非金属催化剂，正日益受到人们的关注。最近，我们课题组开发出具有独特的介观结构、高比表面积、微孔-介孔-大孔共存、氮掺杂量及存在形态可调和丰富表面缺陷的碳基纳米笼新材料。本论文研究碳基纳米笼的乙苯α-H选择氧化和环己烷氧化的非金属催化性能及其构效关系。主要研究进展包括:　　(1)可控地制备出特定结构和组成的碳基纳米笼:以原位生成的MgO为模板、苯和吡啶为前驱体，制备出具有高比表面积、多尺度孔结构、丰富缺陷、良好石墨化程度等特征的介观结构碳纳米笼(hCNC)和氮掺杂碳纳米笼(hNCNC)。其中hNCNC比表面积最高可达2018m2g-1，氮含量可达9.7at.％，其氮含量和存在状态可调。通过控制退火温度，实现了hNCNC的氮含量、氮存在形式分布和缺陷数量的可控调变，而不改变其形貌、结构。　　(2)碳基纳米笼高效地非金属催化乙苯α-H选择氧化制苯乙酮反应:以叔丁基过氧化氢为氧化剂，在80℃的温和条件下，hNCNC展现出优异的乙苯α-H选择非金属催化氧化制苯乙酮的催化性能。24h的乙苯转化率和苯乙酮选择性均超过98％，远优于hCNC和碳纳米管(CNTs)。乙苯与hNCNC质量比为100时，苯乙酮的收率仍高达95.6％，即只需催化剂量（1wt.％）的hNCNC就可实现乙苯高效转化为苯乙酮，处于碳基非金属催化乙苯α-H选择氧化的最高水平行列。此外，hNCNC还具有良好的可重复使用性能。研究结果表明，hNCNC的高催化活性主要源于石墨氮而不是缺陷。　　(3)碳基纳米笼非金属催化环己烷氧化制己二酸:以分子氧为氧化剂，在125℃、3MPa O2和丙酮溶剂条件下，碳基纳米笼展现出了一定的环己烷非金属催化氧化活性。反应8h后，hCNC的环己烷转化率达到66.6％，己二酸收率为14.3％，与CNTs相当，优于hNCNC。研究还发现，在乙醇、乙酸和乙腈作溶剂及无溶剂条件下环己烷未发生氧化，而丙酮参与了环己烷非金属催化氧化过程。　　这些进展为设计和发展高性能的碳基非金属催化剂提供了思路。