丙烯是化工生产的重要原料,具有非常广泛的用途。丙烷直接脱氢生产丙烯技术目前已经实现工业化,但是该过程受热力学平衡限制,且催化剂易结焦失活。丙烷氧化脱氢理论上可以解决以上问题,但使用O2作氧化剂易导致深度氧化,丙烯选择性很低。为解决这一问题,我们提出两种方法。其一是将O2替换成温和氧化剂CO2,这不仅可以避免深度氧化的问题,而且可以有效利用CO2资源。其二是向含氧反应体系中引入H2,以达到控制深度氧化的目的。在丙烷二氧化碳氧化脱氢反应中,本论文对钼基催化剂进行了系统研究,采用XRD、BET、FT-IR、H2-TPR、NH3-TPD、CO2-TPO-MS和XPS等手段对催化剂的物理化学性质进行了表征,探索了CO2的作用及反应机理。此外,本论文也初步探索了氧气作氧化剂时Pt基催化剂的丙烷氧化脱氢性能。载体对负载型钼基催化剂的催化性能有重要影响,Al₂O₃作载体时催化剂效果最佳,催化剂的酸性在反应过程中发挥了重要作用。负载量对Mo/Al₂O₃催化剂的钼物种存在状态和酸性都有影响。其中,20Mo/Al₂O₃催化效果最好,丙烷转化率和丙烯收率分别为34.8%和24.7%。反应条件对20Mo/Al₂O₃催化性能也有较大影响,反应温度为600°C、气时空速为900h-1-1200h-1、C3H8/CO2=1/1（摩尔比）,是较为适宜的反应条件。负载型Mo/Al₂O₃催化剂在N2和CO2气氛下表现出不同的催化性能。N2气氛下,反应存在一个诱导期,诱导期内脱氢产物丙烯易发生氢解反应生成大量的甲烷和乙烷,这可能是因为催化剂被还原形成了一些氢解反应活性物种Mo2+。而在CO2气氛下,反应始终以脱氢生成丙烯为主,这是因为CO2虽不能抑制Mo6+的还原和氢解活性物种的形成,但它可以有效促进丙烯的脱附,从而抑制了丙烯的二次反应,极大地提高了丙烯选择性和收率,同时抑制了焦炭的生成。机械混合的MoO₃和Al₂O₃催化剂同样具有一定的催化活性。研究表明,Al₂O₃中的L酸和钼物种具有非常好的协同催化作用,这进一步证实了催化剂酸性在反应过程中的重要作用。Al₂O₃中的L酸可以有效活化丙烷的C-H键,形成高活性的反应中间物种,而后该物种参与后续反应。以氧气为氧化剂,向反应体系中引入H2可以极大地提高Pt基催化剂的氧化脱氢性能。以Pt-Sn/MgAl2O4催化剂为例,引入H2反应11h以后,丙烯收率仍高达33.0%,同时丙烯选择性可达91.9%。该体系具有很好的工业应用前景。