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苯乙烯是合成塑料和橡胶等的重要原料,主要由乙苯在大量水蒸汽下高温（600650℃）脱氢制得。传统工艺的主要缺点是:（1）反应温度高;（2）水蒸汽的大量潜热难以回收利用,能耗巨大。在乙苯脱氢制苯乙烯反应中,用二氧化碳作为温和氧化剂代替水蒸汽,可以提高乙苯脱氢效率,降低反应温度与能耗。同时,可以有效利用CO2资源。因此,节能、高效和环境友好的CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯新工艺引起了国内外研究者的高度关注。目前,该工艺存在的主要问题是催化剂的稳定性差,失活问题比较严重。为此,本论文通过调控催化剂的组成结构、物化性能与载体—活性组分的相互作用,以期进一步提高催化剂的性能,尤其是稳定性。本论文主要研究了SiO2、介孔氧化铝（Al-m）和纳米氧化铝（Al-n）负载钒氧化物催化剂上的CO2氧化乙苯脱氢性能。通过XRD、氮吸附、H2-TPR、CO2-TPD和TGA等详细的物理化学性质表征,揭示了催化剂结构与其催化性能之间的关系,阐明了催化剂失活的原因和CO2的作用,为高性能钒基催化剂的定向设计和可控制备提供了理论依据。具体结论如下:（1）与VOx/γ-Al2O3相比,新型VOx/Al-m和VOx/Al-n催化剂在CO2氧化乙苯脱氢反应中表现出良好的催化性能,尤其是稳定性。VOx/Al-m和VOx/Al-n催化剂性能及表面钒物种结构与钒负载量密切相关。在低钒负载量时,载体表面形成高分散的孤立或低聚态钒物种,催化活性随着钒负载量的增加而增加;而在高钒负载量时,形成V2O5晶体,催化剂活性随着钒负载量的增加而降低。V（0.8）/Al-m和V（0.8）/Al-n催化剂具有良好的催化活性和稳定性,反应1 h后,苯乙烯收率分别为51.9%和59.7%,反应12 h后,催化活性基本保持不变,反应24 h后,苯乙烯收率仍可以分别达40.9%和49.6%。（2）催化剂失活的主要原因是积碳和表面钒物种的深度还原(V5+→V3+),不同钒负载量催化剂的失活原因不同。对于钒负载量≤0.8 mmol/g的VOx/Al-m催化剂和钒负载量≤1.2 mmol/g的VOx/Al-n催化剂,苯乙烯收率损失随着积碳量的增加而增加,表明催化剂失活的主要原因是积碳;当钒负载量分别超过0.8和1.2 mmol/g时,随着钒负载量的增加,VOx/Al-m和VOx/Al-n催化剂上的积碳量变化不大,然而苯乙烯收率损失快速增加,表明催化剂失活的主要原因是表面钒物种的深度还原。（3）VOx/SiO2催化剂中添加助剂Cr明显提高了催化剂的乙苯脱氢性能,尤其是反应稳定性。在本实验中,V（0.8）Cr（0.25）/SiO2具有最佳的催化性能,乙苯转化率达58.2%,选择性为98.7%,反应12 h后,催化剂的活性基本保持不变。其原因在于助剂Cr的添加提高了活性组分VOx的分散性,增强了催化剂的碱性和吸附活化CO2的能力,同时抑制了积碳的形成,进而使V-Cr/SiO2催化剂性能得到了明显改善。（4）VOx/Al-m、VOx/Al-n和V-Cr/SiO2催化剂在CO2气氛下的苯乙烯收率比惰性N2气氛下明显提高,尤其是V-Cr/SiO2催化剂,表明CO2对乙苯脱氢反应具有显著的促进作用,这可能是由于CO2作为氧化剂能在脱氢过程中保持催化剂表面活性钒物种在高价态,并通过与逆水煤气变换反应耦合除去反应生成的氢。