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钛硅分子筛(TS-1)在以过氧化氢为氧化剂的选择性氧化反应中具有优异的催化性能，但是由于颗粒较小(100～300nm)，在工业应用中存在的分离回收困难的问题较为突出。
本文首次以新型碳材料纳米碳纤维(CNF)为载体，成功合成了TS-1固载化的和原位生长的两种新型复合型TS-1/CNF催化剂。从TS-1合成工艺的调控和优化、CNF载体结构及表面性能的调控和优化两个方面，系统研究了不同因素对复合型TS-1/CNF催化剂的催化和过滤性能的影响和作用规律，开发出了应用于环己酮氨氧化反应的高活性复合型TS-1催化剂，解决了TS-1实际应用中的难分离问题。同时，为CNF在催化剂载体和吸附材料等方面的应用提供了一定的理论基础，有助于拓宽CNF的应用领域。本文对复合型TS-1/CNF催化剂的研究工作和主要成果有以下方面：
(1)以CNF为载体进行TS-1的固载化处理，通过机械混合的方式将TS-1吸附到CNF团聚体内部得到混合型TS-1/CNF催化剂，并考察混合型催化剂对环己酮氨氧化反应的过滤和催化性能。结果发现不同类型的CNF载体对混合型催化剂的性能有较大影响，其中以PCNF为载体制备的混合型TS-1/PCNF催化剂具有良好的过滤性能，可以极大地改善TS-1颗粒在液相体系中的分离效果。混合型催化剂中良好的两相结合力不仅依赖于PCNF载体的大比表面积，还与其独特的团聚体结构、大量的表面几何结构缺陷和表面的正电位有关。PCNF的石墨化处理、HCl纯化处理和不同表面处理方式对混合型催化剂的过滤性能影响非常显著，主要是由PCNF表面电位变化对静电作用力的影响，以及PCNF的表面结构改变对吸附位的影响所导致的。混合型催化剂中PCNF含量较小时，催化剂的活性与纯TS-1的相当。PCNF含量越多，导致H2O2分解越剧烈，混合型催化剂的活性越低。PCNF不同处理制备的混合型催化剂的催化性能差异较小，说明不同处理过程中PCNF结构、表面及杂质含量的变化对TS-1的催化性能没有太大影响。
(2)利用SEM、HRTEM、XRD、FT-IR、Raman及UV-Vis等多种表征手段考察了原位型TS-1/PCNF催化剂的制备过程。结果发现，原位型催化剂中TS-1的晶化过程受载体PCNF的影响与纯TS-1合成体系有一定的区别。配胶前或脱醇后引入PCNF载体、TS-1胶液的老化处理与否对原位型催化剂中TS-1的Ti活性中心的配位状态影响较小，催化剂的催化和过滤性能没有明显变化，而PCNF的处理方式对合成的原位型催化剂中TS-1的Ti配位状态产生较大影响，催化剂的催化和过滤性能有明显差异。当PCNF在水中具有较好的润湿性，且PCNF与TS-1合成胶体粒子间的总表面力为吸引力时，会产生较强的两相结合力，合成的原位型催化剂的过滤性能较好；但同时原位型催化剂中TS-1的骨架钛活性中心的生成则受到较大影响，导致催化剂的催化性能较差。当PCNF表面润湿性很差时，PCNF与TS-1之间难以产生两相作用力，对TS-1中Ti活性中心影响较小，原位型催化剂的过滤性能较差，催化性能较好。
(3)混合型和原位型TS-1/PCNF催化剂在环己酮氨氧化反应中的过滤性能有明显区别，原因是两种复合型催化剂中TS-1与PCNF之间作用力大小不同。碳材料载体与TS-1之间难以产生较强的化学键作用力，两相结合力主要依赖于静电作用力和范德华力的综合作用。原位型催化剂合成过程中胶体粒子受PCNF的吸附作用较强，因而两相结合力较强。两种复合型催化剂的反应活性差异巨大，主要与催化剂中TS-I的骨架Ti活性中心的含量有关，而载体PCNF本身对H2O2分解副反应的影响作用较小。混合型催化剂中TS-1的合成不受载体的影响，骨架钛含量较高，催化活性较好。原位型催化剂合成过程中Ti物种受载体吸附作用，易于产生Ti-O-Ti交联，使合成的TS-1中非骨架钛较多，而难以形成单分散骨架钛活性中心，进而导致活性大大降低。考虑到催化活性的巨大差异，在工业应用方面以混合型TS-1/PCNF催化剂为好。