丙烷临氧直接转化为具有更高附加值的丙烯和丙烯醛是丙烷优化利用的重要途径之一。在该反应中,钼基、钒基催化剂是两类重要的催化剂。在满足多中心协同作用的情况下,活性中心的高度分散有利于目标产物选择性的提高。本论文利用SBA-15介孔分子筛孔道的限域和结构导向作用制备了高分散的钒基和钼基催化剂,研究了制备方法、载体等对催化剂丙烷选择氧化反应性能的影响。在此基础上,采用XRD、TPR、Raman、BET、ICP、TEM、UV-Vis等技术进一步研究了催化剂结构与性能之间的关系。主要研究结果如下:1)嫁接/阴离子交换法能有效的将V引入到介孔分子筛SBA-15中,制备出最高负载量达到11%的VO_x/SBA-15（G/E）催化剂。XRD和In-situ Raman光谱等表征结果表明,不同载体和制备方法制备的负载钒氧化物催化剂上钒氧物种的分散程度高低顺序为:VO_x/SBA-15（G/E）>VO_x/SBA-15（浸渍法）>VO_x/SiO₂（浸渍法）。2)本文首次将嫁接/阴离子交换法制备的VO_x/SBA-15（G/E）催化剂用于丙烷选择氧化反应中,发现相对于SiO₂负载的VO_x催化剂,负载在SBA-15上的VO_x催化剂有更为优良的丙烷氧化脱氢性能,其中,用嫁接/阴离子交换法制备的VO_x/SBA-15（G/E）催化剂的性能又要明显好于用浸渍法制备的VO_x/SBA-15催化剂。关联催化剂表征和反应结果看出,VO_x物种的分散程度显著影响负载型V基催化剂的反应性能。在负载V基催化剂中,分立的VO4四面体是其丙烷氧化脱氢制丙烯的催化活性位。但过于密集的VO4四面体也会导致丙烯等较活泼产物的深度氧化。当V负载量在4.8%,即V原子密度在1.09 /nm2时,嫁接/阴离子交换法制备的VO_x/SBA-15（G/E）催化剂上丙烯产率最高。3)本文首次成功运用过氧化法直接将VO_x物种一步合成到SBA-15中。原位拉曼光谱表征表明,在过氧化法制备的催化剂上,VO_x是以高分散的VO4四面体形式存在,而且有部分VO_x物种在合成的过程中进入到SBA-15的骨架中。催化性能评价结果表明,过氧化法制备的催化剂上丙烷选择氧化反应性能要优于用浸渍法制备的催化剂。在V负载量1.8%时,获得了超过20%的丙烯产率和3.4 kg·kgcat^-1·h^-1的丙烯时空收率,这一结果明显优于用浸渍法制备的VO_x/SBA-15、VO_x/SiO₂和VO_x/MCM-41催化剂;结合催化剂性能和表征结果证明,更为分散的活性中心可能是过氧化法制备的催化剂丙烷选择氧化性能较好的原因。4)用浸渍法制备了一系列负载在SBA-15和SiO₂上的MoO_x催化剂。首次发现,MoO_x/SBA-15催化剂对丙烷选择氧化制含氧化合物反应表现出明显的催化作用。丙烯醛和乙醛总产率最高达8.7%,其中丙烯醛产率达5%,这是迄今为止报道过的单组分Mo基催化剂上的最好结果,并且其性能要明显优于以SiO₂为载体的催化剂。通过XRD, N₂物理吸附, H₂-TPR、紫外可见漫反射光谱和In-situ Raman等一系列表征发现,MoO_x/SBA-15与MoO_x/SiO₂催化剂在比表面积、钼氧物种的分散度及其结构以及可还原性能等方面均存在着显著的差异,这些差异导致了两种催化剂在催化性能上的显著不同。