碳材料表面的界面性质对催化剂的设计及研发具有重要的理论和现实意义。碳基材料所负载的金催化剂及非金属催化剂被广泛的应用在多种催化反应中。然而,碳材料表面复杂的含氧官能团和含氮官能团限制了人们对碳材料表面不同官能团物理化学性质的认识,也阻碍了碳基催化剂在多相反应中反应机理的研究。此外,制备过程绿色化,化学状态稳定且成本低廉的非汞催化剂是未来催化剂可持续发展的重要方向。在乙炔氢氯化法制备氯乙烯产业中,金催化剂和非金属催化剂被认为是工业上即将淘汰的汞基催化剂的潜在替代者。因此,该类催化剂的设计及研发具有重要的研究意义。本论文主要在:金基催化剂的活化、碳载体表面化学性质的调控以及氮掺杂碳催化剂的反应机制等三个方面进行研究。第一,金催化剂的活化机制。以王水制备的典型的金基催化剂,在催化剂的制备过程中会造成严重的环境污染及生态危害。采用水制备的金催化剂因为金属分散性差,活性物种不稳定的缺点导致催化剂性能较差。本论文采用一种更为绿色的制备技术,通过有机王水活化以水为溶剂制备的金催化剂。活化后的金催化剂催化性能显著提高。活化过程中有机王水中的含硫和含氮物种对碳表面的阳离子金活性中心起到了的氧化和锚定作用。第二,碳载体表面化学性质的调控。金催化剂的高昂制备成本一直是限制金催化剂工业化应用的重要原因。本论文通过在碳载体表面引入羰基,利用羰基和金物种的强相互作用(-318.1 kJ·mol^-1),成功制备了单原子金催化剂,降低了金催化剂的高昂制备成本。同时,在上述研究过程中,发现碳载体表面的官能团可以通过硫物种的引入进行选择性调控。详细的实验和表征结果说明硫物种的引入,占据了碳表面吡啶氮的生成位点,抑制了催化剂制备过程中吡咯氮向吡啶氮的转化,成功制备了具有单一吡咯氮官能物种的碳基材料。第三,氮掺杂碳催化剂的反应机制研究。本论文以上述制备的具有不同官能团的碳基材料为催化剂,以乙炔氢氯化反应为探针反应,系统的研究了氮掺杂碳催化剂的反应机制,揭示反应过程中的活性位及反应机理。结果表明,当碳材料表面仅具有单一的官能团时（吡咯氮或者吡啶氮）,反应遵循E-R机理。当碳材料表面存在混合氮官能团时,反应遵循L-H机理,并且,随着反应的逐渐失活,反应机理由L-H机理转变为以吡咯氮为活性位点的E-R机理。综上所述,碳表面化学性质的有效调控,对催化剂活性中心的设计影响显著。合理的调控和理解碳表面不同官能团的化学性质和催化活性对进一步优化和发展碳基催化剂具有重要的理论研究意义。