低碳烷烃(C1-C4)的选择氧化是当今催化研究领域面临的巨大挑战之一。而在其中，正丁烷选择氧化制顺酐是迄今唯一一个实现了工业化生产的反应。目前，工业上该反应的有效催化剂仍为非负载VPO催化剂。与非负载催化剂相比，负载型催化剂具有诸多优点:(1)活性相较大的比表面积;(2)较高的机械强度;(3)较好的导热性能。很多学者对负载型VPO催化剂进行了研究，但其催化性能仍远低于非负载催化剂，有关催化剂的作用机制也有待深入研究。本论文制备了一系列负载VPO催化剂，系统考察了载体对催化剂结构和正丁烷氧化制顺酐反应性能的影响，并对VPO/TiO2催化剂进行了重点研究，深入研究了该类催化剂制备-结构-催化性能之间的关系。主要研究结果如下:　　(1)考察了不同载体SBA-15，γ-Al2O3，TiO2和ZrO2对VPO催化剂正丁烷选择氧化反应性能的影响，发现以TiO2为载体时制备的VPO催化剂顺酐收率最高。420℃反应时，各催化剂单位质量VPO上顺酐的生成速率由高到低的顺序为:VPO/TiO2＞VPO/ZrO2＞VPO/SBA-15＞VPO＞VPO/γ-Al2O3。对VPO/TiO2催化剂的研究发现，磷酸溶液对TiO2载体的预处理对催化剂性能有明显影响，以1.0 mol/L磷酸溶液处理TiO2载体后制备的催化剂，催化活性明显提高。所研制的VPO/1P-TiO2新型催化剂，420℃反应时获得最高顺酐摩尔收率为51.6％，这在报道的负载VPO催化剂的反应性能中达到较高水平。　　(2)采用XRD、Raman、H2-TPR和XPS等技术对不同催化剂进行了详细表征。结果表明，载体性质对催化剂活性相结构和表面性质产生重要影响。VPO/γ-Al2O3催化剂上主要形成无定形结构的β-，δ-VOPO4和少量的(VO)2P2O7相，故其催化性能最低。VPO/SBA-15，VPO/TiO2和VPO/ZrO2催化剂都主要形成(VO)2P2O7的活性相，但VPO/TiO2催化剂中V物种具有更好的可还原性能，这可能是其正丁烷氧化制顺酐反应性能较高的一个重要原因。对于VPO/TiO2催化剂，载体经磷酸处理后，更有利于(VO)2P2O7相的生成并提高了表面P/V比，从而使其催化性能得到进一步提高。　　(3)考察了焙烧气氛对25％VPO/1P-TiO2和非负载VPO催化剂结构和性能的影响，结果表明，不同气氛（N2，丁烷/N2，空气以及反应气）焙烧的25％VPO/1P-TiO2催化剂中，反应气氛焙烧的催化剂性能最佳，这与其合适的V4+/V5+比例密切相关。而其它3种焙烧气氛制得催化剂性能较差，其原因可能主要在于:①在N2中焙烧的催化剂只生成了(VO)2P2O7相，几乎没有V5+物种生成;②在丁烷/N2中焙烧的催化剂，前驱体转变不完全，生成的(VO)2P2O7相较少;③在空气中焙烧的催化剂形成了大量的VOPO4相，只有极少量的(VO)2P2O7相存在。上述结果进一步证实，(VO)2P2O7相是该类催化剂的主要活性相，而合适的V4+/V5+比例有利于顺酐的生成。非负载VPO催化剂的研究结果与上述结果类似。对VPO催化剂，重点进行了原位拉曼光谱表征。结果表明，VPO催化剂前驱体在不同焙烧气氛中的物相转变过程是不同的:在N2和丁烷/N2中催化剂前驱体的转变过程相似，都直接由VOHPO4·0.5H2O转变(VO)2P2O7相;而在空气中焙烧时，前驱体VOHPO4·0.5H2O先转变为γ-VOPO4相，在420℃下随焙烧时间的增加开始生成(VO)2P2O7相，随后两种物相同时生成;但在反应气中焙烧时，VPO的前驱体先转变为δ-VOPO4和(VO)2P2O7相，其后δ-VOPO4相含量慢慢减少，而(VO)2P2O7相含量逐渐增加。