α,β-不饱和醇是香料、医药等重要精细化工产品生产过程中广泛使用的中间体,传统工业上主要通过强还原剂对α,β-不饱和醛进行还原生产。虽然该反应收率比较高,但存在反应条件苛刻、三废严重等问题。而通过H2选择性催化加氢属于原子经济反应,更环保因而受到人们的广泛关注。然而α,β-不饱和醛分子中含有共轭的C=C键和C=O键,且C=C键在热力学和动力学上均比C=O键更容易加氢,从而导致不饱和醇选择性较低。因此如何提高α,β-不饱和醛分子中C=O键的加氢选择性是催化领域中一项挑战性的课题。巴豆醛属于典型的α,β-不饱和醛,常使用可还原性载体负载的贵金属催化剂进行加氢得到巴豆醇。大量研究表明,通过调控金属-载体界面结构的性质可以有效提高巴豆醛的加氢反应性能,但对金属-载体界面的作用机制尚不明晰。其主要原因在于传统方法制备的粉末催化剂由于载体表面结构的复杂性造成多种位点的存在,不利于建立清晰的构-效关系。因此构筑结构相对简单、可控的模型催化剂体系,是解决该难题的关键。基于以上考虑,本论文以优先暴露{101}、{100}和{001}晶面的不同形貌锐钛矿TiO2纳米晶为载体的Ir/TiO2催化剂为研究对象,以晶面依赖的Ir-TiOx相互作用为重点研究目标,考察了 Ir/TiO2催化剂在巴豆醛选择性加氢反应中的构-效关系和反应机制,取得了以下研究成果:（1）以优先暴露{101}、{100}和{001}晶面的不同形貌TiO2纳米晶为载体制备了 Ir/TiO2催化剂,发现不同Ir/TiO2催化剂的气相巴豆醛选择性加氢反应性能显著依赖于TiO2晶面。不同Ir/TiO2催化剂中Ir粒径尺寸大小相近（约1.3 nm）,但在80℃时Ir/TiO2-{101}表现出最好的反应性能,其初始巴豆醛反应速率为166.1 pmolgIr-1s-1,巴豆醇生成 TOF 为 0.022 s-1,分别比 Ir/TiO2-{001}催化剂高出5倍和7倍。同时在准稳态阶段时各个催化剂对巴豆醇的选择性大小排序为Ir/TiO2-{101}（70.6%）＞Ir/TiO2-{100}（63.6%）＞Ir/TiO2-{001}（61.4%）。研究结果表明Ir/TiO2催化剂的反应行为与TiO2晶面依赖的氧缺位密切相关。催化剂表面的氧缺位作为酸性位点为巴豆醛分子中的C=O键提供了吸附位。因此,与Ir/TiO2-{001}相比,Ir/TiO2-{101}中较高的氧缺位浓度是其性能提高的原因。同时研究发现巴豆醛或者产物在催化剂表面进行强吸附和脱羰基反应产生的CO中毒是引起催化剂失活的主要原因。该研究成果成功揭示了催化剂表面的缺陷物种对底物吸附行为的重要影响。（2）进一步系统研究了不同的预处理条件（不同温度下H2还原和O2再氧化）对Ir/TiO2催化剂的气相巴豆醛选择性加氢反应性能的影响。利用多种技术研究发现不同预处理条件显著改变了Ir-TiOx相互作用,包括Ir的几何结构、电子性质及催化剂表面酸性。这种相互作用与TiO2的晶面密切相关,从而改变了 Ir/TiO2催化剂的加氢反应行为。研究发现经300℃预还原的Ir/TiO2-{101}催化剂其反应性能最好。这是由于Ir/TiO2-{101}催化剂表面Ir0浓度最高,表面酸度适中,因此表现出最佳的催化性能。同时研究表明Ir-TiOx界面在反应中的协同作用,对H2和巴豆醛分子中C=O键的吸附和活化起到了关键作用。然而当催化剂经过400℃的H2预还原后,由于产生了强的金属-载体相互作用（SMSI）使得TiOx对Ir粒子进行了包裹从而导致Ir-TiOx界面缺失,从而降低了其巴豆醛加氢性能。这些研究结果为进一步认识金属-载体相互作用对巴豆醛选择性加氢反应的重要影响提供了新的思路,并有助于通过调节金属-载体相互作用设计更有活性的催化剂。（3）同时调变Ir的颗粒尺寸（Ir单原子、Ir纳米团簇和Ir纳米颗粒）和TiO2晶面（TiO2-{101}、TiO2-{100}和 TiO2-{001}）构筑了一系列具有不同 Ir-TiOx界面结构的Ir/TiO2催化剂,研究了不同Ir-TiOx界面性质对巴豆醛选择性加氢反应性能的影响。研究发现随着催化剂中Ir的粒径尺寸由单原子增大到纳米颗粒时,越有利于Ir0的生成,其反应活性和选择性均随之提高。其中TiO2-{101}负载的Ir纳米颗粒催化剂分别在气相和液相反应中对生成巴豆醇的选择性可达到80.1和86.0%。其原位红外光谱研究结果表明在单原子和纳米团簇Ir负载的催化剂中,巴豆醛分子中的C=O键倾向于在Ir-TiOx界面处以di-σco模式吸附活化,但前者的加氢反应明显受到了抑制,归因于单原子催化剂中Ir0 比例较低且缺乏足够的Ir表面用于吸附解离H2。在纳米颗粒Ir催化剂中,由于Ir粒径尺寸较大且Ir0含量较高,有利于增强Ir-TiOx界面上的氢溢流作用,从而抑制了巴豆醛分子在Ir-TiOx界面上的吸附,使得巴豆醛分子中的C=O键作为Lewis碱吸附在作为Lewis酸性位点的表面氧缺位上,并与溢流的氢物种反应生成巴豆醇。该研究结果成功揭示了 Ir-TiOx界面结构依赖的巴豆醛分子吸附活化模式及其反应机制。（4）以 TiO2-{101}纳米晶为载体,以 H2IrC16、（NH4）2IrC16 和 Ir（acac）3 为 Ir 前驱体,制备了一系列Ir/TiO2催化剂。研究发现Ir前驱体的选择显著改变了催化剂中Ir-TiOx的相互作用,从而对Ir物种的几何和电子性质、催化剂的还原性和表面酸性以及巴豆醛加氢反应行为产生了重要影响。其中以（NH4）2IrC16为前驱体的Ir/TiO2催化剂的初始巴豆醛加氢反应速率和巴豆醇生成TOF均为最高,分别108.2 μmol gIr-1s-1和0.0174 s-1,而稳态活性与其他文献中报道的Ir/TiO2催化剂性能相当。研究表明,这是归因于该催化剂中较高的Ir分散度和表面Ir0浓度以及较高的表面酸性,表明Ir-TiOx界面在巴豆醛加氢反应中的协同催化作用。上述研究成果充分证明了催化剂中金属-载体界面在巴豆醛加氢反应中的重要影响,其中载体的氧缺位（酸性）和金属性质（几何结构和电子性质）是共同影响催化剂加氢性能的关键因素。因此本博士论文的研究成果为高效巴豆醛加氢催化剂的设计提供了良好的理论依据和实验借鉴,并可推广到其他α,β-不饱和醛的选择性加氢反应;同时,以氢气为还原剂的加氢反应与传统还原剂相比,具有更高的原子经济性和更低的反应能耗,并极大减少了污染物排放,因此更符合绿色化工的要求。