本文以燃油中有机硫污染物的分离及轻质烷烃分子直接脱氢制烯烃为潜在应用背景,针对采用传统的单一吸附或氧化法都难以克服在实际体系中存在多组分竞争导致深度脱硫效率低的瓶颈问题,研制的新型催化吸附双功能材料,考察了其在选择性氧化吸附耦合脱硫中的性能和机理;针对传统用于丙烷脱氢的Pt基贵金属催化剂存在成本高、不稳定和难再生等问题,研究廉价、抗毒金属氧化物的烷烃催化脱氢性能。本论文的主要研究内容属于吸附分离与反应工程研究领域,具有重要的科学研究价值和实际意义。本文提出了一种可见光诱导的室温氧化吸附耦合脱硫机制和过程。针对单一吸附法难以克服多组分竞争导致选择性低的瓶颈问题,构建一种新型的氧化-吸附耦合脱硫机制并研制出相应的双功能催化吸附材料BiVO₄/C₃N₄@SiO₂,利用其在可见光激发下将DBT氧化转化为极性硫砜,并吸附在催化剂上的吸附位上,从而实现高选择性地脱除有机硫DBT,脱硫容量达到7.4mg-S/g-sorb。本文提出一种无光室温快速氧化-吸附耦合脱硫方法。研制出高活性Ti-SiO₂催化吸附剂,能在室温无光的条件下快速催化氧化多种噻吩硫转变成硫砜并给予吸附,可将真实柴油含S量降低到10ppm;此外,制备了一种Ag/SiO₂基催化吸附剂,通过其自身具有的活性氧,可在常温常压下实现快速反应性吸附脱硫,有效减少了液体有机过氧化物的消耗。本文研究了低毒、非贵金属WO₃/ZrO₂催化剂的丙烷脱氢性能和失活机理。阐明降低W表面密度有助于提高材料稳定性及的活性;揭示了在反应条件下WO₃被过度碳化生成低活性的W₂C是WO₃/ZrO₂失活的主要原因。采用更高的氢气/烷烃比可避免过度碳化,有助于保持催化剂结构稳定。活化后的WO₃/ZrO₂性能与商用Cr催化剂相近。本文制备了W-TiO₂催化剂,并研究其丙烷脱氢性能。采用溶胶凝胶法制备W-TiO₂催化剂不仅可以提高WO₃的分散度,还能降低其可还原性,提高反应活性及选择性。活性组分与载体的强相互作用增强了W-TiO₂的稳定性,其反应速率是WO₃/ZrO₂的3倍。本文探究了ZrO₂,Al₂O₃及Co²⁺催化剂的丙烷脱氢性能。通过制备简单方法制备了具有较高比表面积的ZrO₂,Al₂O₃以及高分散的CoO催化剂,使这些催化剂的活性达到商用CrO_x催化剂的3-5倍,选择性维持在95%以上。相比W基催化剂,ZrO₂等催化剂具有更高的稳定性及活性。