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丙烯酸是最简单的不饱和羧酸,具有较强的聚合能力和酯化能力,广泛应用于建筑材料、汽车、医疗卫生等行业。工业上生产丙烯酸的工艺主要是丙烯氧化法,而目前,石油资源面临着枯竭,醋酸和甲醛产量供大于求,于是醋酸和甲醛羟醛缩合制备丙烯酸的反应逐渐引起人们的关注,这条非石油的煤化工合成丙烯酸产品的路线,具有极大的潜在应用价值。对于醋酸与甲醛气相羟醛缩合制备丙烯酸的反应,催化剂的选择十分重要。结合反应机理的推测,催化剂具有明显的酸性是必须的,同时一定的碱性也是有必要的。VPO氧化物催化剂在该反应中显示出较好的催化效果,为进一步提高催化剂的催化反应性能,还需要对催化剂进行一定程度上的修饰。本论文的工作为提高催化剂的催化反应性能,分别向VPO催化剂中加入了Ti和Nb进行修饰,探究了催化剂的制备条件,优化了催化反应条件,并通过XRD、FT-IR、XPS、TPD、BET等表征,研究了催化剂的晶相结构、表面离子价态、表面酸碱性等特性。主要研究结果如下:1、重点考察了Nb_xVPO催化剂中Nb的添加量对催化剂催化反应性能的影响。随着Nb添加量的不同,催化剂的结构与性能均呈现出一定的规律性。一定量Nb元素的引入,有助于降低催化剂表面V离子的平均价态,提高强酸中心的相对含量,进而提高丙烯酸的选择性和收率。2、对Nb掺杂的VPO催化剂的制备条件进行了优化,得到的最佳制备条件为:以异丁醇与苯甲醇的混合溶液为有机溶剂,在110℃合成催化剂,其中P/V原子比为1.4,Nb/V原子比为0.06。3、将Nb_xVPO催化剂用于评价醋酸与甲醛气相羟醛缩合制备丙烯酸的反应,最佳的反应条件为:反应温度为350℃,反应液流速为1.0 mL/h,反应液配比为HAc/FA=3.5,氧气的流量为3.0 mL/min。4、向VPO催化剂中加入Ti元素时,探讨了制备方法对催化剂催化反应性能的影响。采用研磨法制得的催化剂并没能有效地改善其催化反应性能,而采用有机溶剂法制得的催化剂的催化反应性能得到了一定程度的改善,其中第二种方法(以TBT为钛源)制得的催化剂对丙烯酸的选择性(78.3%)最高,催化剂的稳定性也较好。