硝基烷烃和二元羧酸广泛应用于材料、医药、染料、农药、表面活性剂和润滑剂等精细化学品的制造。其中,硝基环己烷不仅是一种性能良好的有机溶剂和高能染料,而且还能加氢还原合成己内酰胺,摆脱了传统己内酰胺生产中的诸多缺陷,可开发原料利用率高、环境污染小的新型绿色工艺;己二酸是应用前景最广阔的二元羧酸,它是生产合成纤维尼龙66的主要原料。采用传统的方法合成硝基环己烷和己二酸存在选择性差,设备腐蚀严重,环境污染大等缺点,尤其是己二酸生产工艺转化率低,耗酸量大,产生废酸和大量的温室效应极强的气体N20,因此,迫切需要开发了新的硝化氧化工艺。本课题提出以环己烷和NO₂为原料,硝化氧化联产硝基环己烷和己二酸的路线能够很好的避免上述不足,而且转化率高,产物分离简单,硝基环己烷和己二酸总选择性一般高达95%以上。本文研究了环己烷和NO₂为原料的气相连续非催化反应,单因素优化得出了较佳的反应条件:进料摩尔配比1:1,反应温度250℃,停留时间68s,可得到10.2%环己烷转化率,70.3%硝基环己烷和28.6%己二酸选择性,总选择性98.9%。在此条件下研究了气相连续催化反应,考察了一些酸性催化剂后发现钒磷氧复合物（VPO）的催化性能最好。继续对VPO进行改性调优,引入过渡金属元素M（M为Cr,Mn,Co,Ni,Cu）制备了 M-VPO系列催化剂,加入活性氧化铝（γ-A1203）制备了 M-A1VPO系列催化剂,实验发现:这些催化剂的己二酸选择性以及两者总选择性普遍较高,尤其是Ni-AlVPO,在进料配比1:1,反应温度250℃,停留时间68s的反应条件下,可得到11.6%环己烷转化率,44.9%硝基环己烷和52.4%己二酸选择性,总选择性可达97.3%。通过XRD,固体紫外和BET表征结果显示:过渡金属元素和y-A1203的引入均不同程度上改善了 VPO的晶体结构,改善了生成己二酸的活性中心,提高了催化剂的性能。初步探索了环己烷和NO₂为原料的常压液相非催化间歇反应,经单因素考察得出了较优反应条件:NO₂对环己烷物料配比2:3,反应温度100℃,反应时间18h,可得到3.1%环己烷转化率,38.9%硝基环己烷和59.5%己二酸选择性,总选择性可达98.4%。最后,对NO₂硝化氧化环己烷的反应机理进行了初步探讨,结合实验和表征结果提出了自由基反应机理。