化石燃料的大规模应用引起了CO2的过量排放,造成大气中CO2浓度不断上升,对生态系统造成了一系列危害。我国承诺在2030年前,CO2的排放不再增长,达到峰值之后逐渐降低。CO2的转化利用和捕获、封存是实现碳达峰和碳中和的有效路径。本文通过以CO2作为温和氧化剂对乙烷进行催化制取乙烯。乙烯是生产聚乙烯、聚环氧乙烷、二氯乙烷和醋酸乙烯酯等多种化学品的重要原料。从经济的角度来看,乙烷直接氧化脱氢生成乙烯是一个潜在的候选方法,但是由于焦炭沉积和活性金属的烧结,直接脱氢反应存在快速失活的问题。过渡金属碳化物（TMCs）由于其独特的电子结构,在碳氢化合物的氢解、燃料的加氢脱硫和加氢脱氮等方面表现出与铂族金属相似的催化活性。本文探索了其在乙烷氧化脱氢反应中的应用。本文采用浸渍法制备了一系列不同载体（support=活性炭（AC）、Ce O2、Mg O、Al2O3）担载的x%Nb2O5/support（x=1、3、5、10）催化剂,通过筛选,5%Nb2O5/AC在600℃,12000 m L/(gcat·h)空速下,反应5 h内,乙烷转化率为6.44%,乙烯产率为5.95%,没有明显的失活现象。在此基础上,利用Ce O2作为助剂,制备了低载量的稀土氧化物催化剂5%Nb2O5-5%Ce O2/AC,实现了600℃,12,000 m L/(gcat·h)空速下,5 h内7.50%的乙烷转化率,7.10%的乙烯产率。通过X-射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）和拉曼光谱表征,推测高比表面积的活性炭有利于Nb5+的分散,氧化铈的掺杂使得Nb5+、Ce3+和晶格氧发生氧化还原反应,产生的Nb4+固定了临近的晶格氧,更有利于Mars van Krevelen反应机理发生。采用刻蚀法制备了Nb2C、Ti3C2和V2C催化剂,利用程序升温还原渗碳法制备了碳化物催化剂Mo2C以及担载型碳化物催化剂20%Mo2C/锌氧化物（实验室自制的锌载体,在表征中）和x%Nb C/support（x=5、10、20、50;Support=AC、Si O2、Ti O2、Al2O3）催化剂,对比Nb2C、Ti3C2、V2C和Mo2C催化剂的实验数据,从中筛选出Nb2C与Mo2C进行了进一步的实验与表征探索。其中20%Nb C/AC催化剂在600℃,12,000 m L/(gcat·h)空速下,5 h内能够将乙烯的产率稳定在4.80%,Mo2C与20%Mo2C/锌氧化物催化剂乙烯产率分别为2.48%和10.88%。通过XRD、扫描电子显微镜（SEM）、XPS和热重（TG）表征发现,立方体形貌的β-Mo2C成功负载在了锌氧化物上,推测锌氧化物的修饰使得催化剂表面晶格氧与氧空位的占比增加,表面吸附氧物种减少,这有利于乙烷C-H键的断裂,而20%Mo2C/锌氧化物催化剂的失活主要原因为Mo2C的氧化和碳沉积。