环氧化物和芳香酮是重要的精细化工中间体,而烃类的选择性氧化是制备这些化合物的主要途径之一。因此,开发高效、稳定的烃类选择性氧化催化剂具有重要的意义。与传统的过渡金属配合物均相催化剂相比,非均相催化剂具有易于从反应体系中分离的优势。基于此,本文对烃类选择性氧化的非均相催化剂进行了研究。将催化活性组分负载到适当的载体上是设计非均相催化剂的有效策略。催化剂的性能往往受到载体的比表面积和孔道结构等因素的影响。金属-有机框架材料具有比表面积大、孔道结构可调以及易于修饰等特点,是一种理想的催化剂载体。本文以NH₂-MIL-101为载体,制备了负载有钴的亚胺-吡啶-羰基配合物的非均相催化剂。该催化剂对于烯烃在空气氛围中的环氧化反应表现出较高的催化活性,且具有较广的底物适用范围。随着循环套用次数的增加,催化剂的活性先有所下降,而后基本保持稳定。这可能是由于反应过程中与钴配位的醛基逐渐被氧化所致。为开发稳定性更佳的催化体系,并彻底杜绝金属污染的风险,本文进一步研究了基于碳材料的无金属催化剂。以含有硫和氮元素的聚合物为前体,分别采用纳米碳酸钙和纳米二氧化硅作为模板剂,制备了硫氮双掺杂多孔碳材料。模板剂在很大程度上促进了多孔结构的形成,并提高了材料的比表面积。此外,纳米碳酸钙能显著提升材料中硫元素的含量,并且对硫的存在形态有所影响。对于芳烃苄位C-H选择性氧化生成相应芳香酮的反应,上述碳材料表现出令人满意的催化效果,其性能与碳材料中杂元素的含量和形态密切相关。