本文以气态环己烷选择性催化氧化制取琥珀酸酐为目标反应，采用溶胶—凝胶的方法，在Al₂O₃和ZRP—5分子筛两种常规载体上负载纳米TiO₂，从而制得一系列的复合载体。并以V₂O₅为主组分，添加不同含量的P、Mo、Sb、K等助剂，制得一系列探索目标反应的催化剂。用正交实验法对催化剂载体、组分以及制备条件等进行优化筛选。催化反应在常压微型固定床反应器中进行。实验结果表明，复合载体、催化剂组成、反应条件均对目标反应产生较大的影响。 实验结果表明：纳米复合载体上TiO₂的含量对载体性能影响较大，其负载量以10％为宜；活性最好的催化剂组成为：V₂O₅负载量为载体质量的5.5％、P与V的原子比为1.5、Mo含量为1.15％、Sb含量为0.5％、K含量为3.8％。 借助差热—热重分析（DTA—TG）、X—射线衍射（XRD）、傅立叶—红外（FT-IR）和TEM等表征手段，研究了催化剂和载体热处理过程中的物理化学变化、表面结构、晶体结构、表面形貌。结果表明：TiO₂在600℃左右就开始晶型转变，最大失重范围与相变温度一致：转变过程中纳米粒子在载体上分散良好，负载的纳米粒子和载体之间存在一定的作用，催化剂对环己烷的主要吸附位为V=O和Mo=O。XRD和TEM测试结果显示，复合载体仍保留着Al₂O₃和ZRP—5的骨架，负载在Al₂O₃上的TiO₂粒径约为35 nm、而负载在ZRP—5分子筛上的粒径约为26 nm，并且两种载体中TiO₂都以锐钛矿形式存在。 催化剂活性评价结果表明，溶胶—凝胶法比浸渍法和混凝胶法制得的催化剂能显示更好的催化活性。适当的氧含量、环己烷浓度和气相中CO₂浓度均能提高催化剂对环己烷的转化率和琥珀酸酐的选择性。实验范围内的最佳反应条件为：反应温度290～310℃，空速1400 h^-1，环己烷浓度2％，氧含量15％～20％。