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将生物质转化为燃料和化学品，有助于缓解人类对于不可再生的化石资源的依赖。在这种背景下，生物乙醇作为一种重要的生物质平台分子受到了广泛的关注。它既可用作燃料，又由于其具有丰富的反应性能，可转化为多种具有高附加值的化学品，比如乙缩醛和乙酸酐。乙缩醛，即1，1-二乙氧基乙烷，是一个重要的中间体，用来制备药物、香水等，也能作为含氧添加剂添加到柴油中。乙酸酐，又名醋酐，也是一种重要的有机化工原料，主要用来生产醋酸纤维素，以及有机合成中的乙酰化试剂等。 从乙醇直接制备乙缩醛的难点在于乙醇转化到乙醛与乙醇-乙醛缩合这两步反应的温度差别较大，很难实现有效耦合。本论文采用两步法，将Cu/SiO2和H-Y分子筛分别置于串联的双层反应器中，使乙醇先后经历选择性脱氢制乙醛和乙醇-乙醛缩合反应，进而获得了较高的乙缩醛收率。由此认识到乙醇转化到乙醛是乙醇转化为其他衍生物反应中的关键步骤。在此基础上，我们发现了N2O处理方法能显著提高铜基催化剂的乙醇选择脱氢活性，并通过原位表征和动力学实验，认识到其活性的提高源于铜组分表面电荷密度的增大。本文还利用钯基催化剂，实现了乙醇到乙酸酐的高效转化，并初步探讨了其反应机理及活性位。本论文主要研究内容如下: 1.通过沉积沉淀法合成了一系列不同载体的负载铜基催化剂，涉及的载体包括SiO2，Al2O3，ZrO2，和TiO2。在493K下，Cu/SiO2催化剂高效催化乙醇高选择性脱氢到乙醛，选择性为99.0％，远高于其他载体。这主要是因为SiO2表面没有强酸强碱位点，不易于引发乙醛的副反应。杂多酸，超强酸，磺酸树脂，分子筛，氯化铝和硅铝复合氧化物等固体酸催化剂均能催化乙醇-乙醛缩合高选择性地转化为乙缩醛。其中，Br(o)nsted酸的活性高于Lewis酸。H-Y分子筛由于Br(o)nsted酸性位点比例高和孔道较大的特点，被选为催化该缩合反应的催化剂。将Cu/SiO2和H-Y催化剂分别置于二个串联反应器中上，乙醇先后经过选择性脱氢到乙醛和乙醇-乙醛缩合到乙缩醛这两步反应，获得了35.0％的乙缩醛收率，与相同条件下的热力学平衡收率36.1％接近。如此高的乙缩醛收率和优异的催化剂稳定性显示了该两步法从乙醇直接制备乙缩醛的工业应用前景，且该方法还适用于从甲醇直接制备甲缩醛反应。 2.在铜基催化剂催化乙醇选择脱氢到乙醛的反应中，原位加入N2O对催化剂进行处理，可使其在保证乙醛选择性的前提下，显著提高催化活性，提高幅度可达4-5倍。采用N2O处理方法获得的Cu催化剂可适用醇类脱氢，丙酮加氢和甲醇水汽重整等其它反应，且处理后的Cu催化剂的结构和性能均较为稳定。我们通过原位XRD，原位XPS，原位XAS，原位CO红外和原位分散度测试等手段，发现N2O处理后，Cu纳米粒子的粒径、价态和体相结构均保持不变，但其表面电荷密度显著增大。通过动力学研究，确定在N2O处理前后乙醇脱氢反应的决速步骤为其C-H键断裂，反应的活化能从处理前的93kJ/mol降低到了83kJ/mol，因而N2O处理后显著提高了铜基催化剂的脱氢活性。 3.Pd负载催化剂在乙醇选择氧化反应中，显示出独特的乙酸酐选择性。在经过筛选的10％ Pd/ZrO2催化剂上，在393K，5.6kPa ethanol，20kPa O2的反应条件下，可得到50.0％的乙酸酐收率。通过比较不同底物在该催化剂上的反应结果，我们推测其反应路径可能经历乙醇氧化到乙醛、乙醛氧化到过氧乙酸以及过氧乙酸与乙醛聚合得到乙酸酐等步骤。通过化学吸附，XRD，XPS和CO-IR等表征，我们认识到了该催化剂催化乙醇选择氧化为乙酸酐的活性位主要为暴露{100}晶面的零价Pd颗粒。