揭示钒-基催化剂表面钒物种(VOx)和丙烷氧化脱氢制丙烯反应之间的构-效关系对于设计高性能催化剂具有重要的理论指导意义,但其仍然是一个具有挑战性的课题。传统负载方法制备的催化剂表面物种较为复杂,包括孤立、低聚、多聚和结晶态的钒物种,导致对理解表面物种类型和反应性能之间构-效关系存在争议。本论文采用热解金属有机骨架材料(MIL-47)和等体积浸渍的方法分别制备负载型VOx/A1203催化剂,重点研究前驱体热解温度和催化剂焙烧温度对表面钒物种分布状态的影响,同时建立其与丙烷氧化脱氢反应性能之间的关系。具体研究内容如下:(1)以MIL-47为前驱体,采用固相研磨和热解的方法制备具有不同担载量(1.2～14.0 wt.%)的VOx/Al2O3催化剂。结合催化剂表征和评价结果,关联表面钒物种与丙烷氧化脱氢反应活性和产物选择性,结果发现:当热解温度为500 ℃时,催化剂表面未形成单层覆盖,MIL-47骨架中钒氧簇通过迁移和聚集直接形成V205;当热解温度为600℃时,V205颗粒发生熔融和重新分散,形成孤立或低聚钒物种,直至单层覆盖之后,再形成V2O5晶体颗粒;催化剂表面孤立或低聚钒物种和直接在载体表面形成的微小V2O5颗粒具有较高的反应活性(TOF约为0.018 s-1)和丙烯选择性;多聚钒物种和单层覆盖之后形成的V205颗粒具有较低的活性和丙烯选择性。(2)采用等体积浸渍的方法制备具有不同担载量(1.2～14.0 wt.%)的VOx/Al2O3催化剂。结合催化剂表征和评价结果,关联表面钒物种与丙烷氧化脱氢反应活性和产物选择性,结果发现:焙烧温度影响催化剂表面V205颗粒形成的阈值,高温(600 ℃)比低温(500 ℃)更容易形成V2O5晶体颗粒;催化剂表面钒物种的演变过程遵循从孤立、低聚、多聚到单层覆盖,再到形成三维结晶的V2O5颗粒,且随表面钒密度增加,其颗粒尺寸增大;催化剂表面孤立或低聚钒物种的活性相当(约为0.017 s-1),催化剂表面钒密度增加,TOF降低,丙烯选择性逐渐减小,燃烧产物选择性增加。