甲苯是石油化工行业中大量生产的廉价物质,经济价值较低,其氧化产物苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸,都是重要的化工产品或化工中间体,附加值较高。其中,氧化产物苯甲醛由于在医药、农药、香精香料、染料等行业中有着广泛的应用,经济价值最高,市场需求广泛。但是国内苯甲醛的生产仍然以传统的甲苯氯化水解法为主,该法工艺冗长、污染严重,且产品中含氯,限制了其在医药、食品领域的应用。甲苯液相氧化是除甲苯氯化水解外唯一实现工业化的苯甲醛生产方法,通常苯甲醛作为副产物生产,且收率不高。因此,温和条件下甲苯液相氧化高活性、高选择性的多相催化剂的研究,引起了学术界和工业界的广泛关注。为了获得高性能的多相催化剂,论文对近些年来国内外甲苯液相催化氧化文献进行了查阅和总结,重点综述了Co系多相催化剂以及纳米Au等新型催化剂在甲苯液相氧化研究中的应用。提出了Au/Co3O4、Co-Y和Au/Mont三种多相催化剂体系下进行甲苯液相催化氧化反应的研究思路。论文分别采用共沉淀法制备了负载型的Au/Co3O4催化剂,采用离子交换法制备了Co离子改性的Co-Y催化剂,采用沉积沉淀等方法制备了负载型的Au/Mont催化剂,并采用ICP-AES、XRD和TEM等表征技术对催化剂组成和结构进行表征,同时以冰乙酸为溶剂、氧气为氧化剂条件下探讨了Au负载量、制备方法、反应时间、反应温度、氧气压力等影响因素对催化剂性能的影响,主要得到以下结论：(1)共沉淀法制备的负载型AU/CO3O4催化剂在甲苯液相氧化反应中表现出良好的催化效果,优化后工艺条件为反应物甲苯0.1mol,溶剂冰乙酸10mL催化剂3%AU/CO3O4用量0.06g,反应温度130℃,氧化剂氧气压力1.0MPa,反应时间6h,得到甲苯转化率为3.70%,苯甲醛和苯甲醇选择性分别为43.25%和11.47%。XRD表征结果表明,Au的引入有利于载体Co304结晶度的提高。(2)为了降低Co的用量以及提高催化剂的稳定性,论文利用离子交换法在NH4Y分子筛上引入Co制备得到改性的Co-Y催化剂,并研究了其对甲苯液相氧化反应的催化性能。ICP-AES表征分析表明,离子交换2h即可达到Co的最大离子交换量(4%左右)。以Co-Y为催化剂,在反应温度130℃、氧气压力1.0MPa、反应时间10h条件下,得到甲苯转化率为4.20%,苯甲醛和苯甲醇的选择性分别为44.92%和11.28%。此外,论文还发现,Au的引入会不同程度地导致NH4Y和Co-Y催化剂活性的降低。(3)采用沉积沉淀法(DP)在无机粘土材料蒙脱土(Mont)上制备的负载型1%Au/Mont催化剂,在甲苯氧化反应中表现出较好的催化效果。在反应温度为14℃、氧气压力为1.0MPa条件下反应10h,得到甲苯转化率为3.36%,苯甲醛和苯甲醇选择性分别为46.26%和8.66%。但是ICP-AES表征结果表明,DP法制备的催化剂Au实际负载效率很低(2%～5%),可能是因为Mont载体属酸性氧化物,等电点过低,不利于氢氧化金在载体表面的沉积。总体来看,本论文研究的三个多相催化剂不仅克服了均相催化剂难以回收的缺点,并且在较温和反应条件下甲苯转化率和产物尤其是苯甲醛的选择性接近或达到了文献中Co系多相催化剂的性能。上述实验结果为甲苯液相氧化反应的深入研究提供了较好的基础,同时进一步拓展了传统的Co催化剂与新型的Au催化剂在甲苯氧化领域的应用。