金属氧化物催化剂与选择性氧化
钒系复合氧化物催化剂用于硫化氢选择性氧化制备单质硫
钢系复合氧化物催化剂用于硫化氢选择性氧化制备单质硫对于硫化氢的选择性氧化到单质硫已经研究了超过三种车凡系复合氧化物催化剂，包括帆-钳、机-钿、锐-镁的二元氧化物。
催化反应是在固定床上进行的，反应器的温度在200-300o Co发现这些二元氧化物催化活性的强协同现象和选择性。
在相同的反应条件下，二元氧化物催化剂的性能在特定的组成范围内，优于相应的单氧化物催化剂。
这些协同现象表明，对于硫化氢选择性氧化，这些新的化合物Mo6V9O4O,BiVO4ZBi4V6O21和MgV2O形成的二元氧化物，比相应的单氧化物催化剂好。
用锐系二元复合氧化物催化剂获得的最大硫收率是97%,这比用纯的机氧化物(78%)得到的要高得多。
1.引言石油炼制工业利用加氢脱硫过程将石油储分的硫转化为硫化氢。
此外，天然气和煤气也含有0.3~3%的硫化氢。
高毒性的硫化氢通常通过C1aus方法转化为单质硫。
但是，由于热力学平衡的限制，C1aUS方法在中硫回收不完全(大约95~97%的硫被回收)。
因此，为了遵守严格的环境法规，需要一个尾气处理系统与C1aus 方法相结合来去除残留的硫化氢。
1885年，Chance和C1aus利用氧化铁来催化硫化氢转化为单质硫的选择性氧化反应(Thomas,1970)o最近，已经研制出了一个类似的催化方法(名为SupeiC1aus),从C1aus方法中通过选择性氧化剩下的硫化氢到单质硫来处理尾气。
用α-氧化铝负载的氧化铁/氧化铭催化剂(1agaS等人，1988；Terorde等人,1993；VanNiSSe1OOy等人，1993)这种选择性氧化的优点是它不是平衡的;因此,硫完全回收是可能的。
硫化氢的选择性氧化到单质硫可以通过以下四种反应式来表示(TerOrde,1993)主反应：凡5+%O2→+H2O(n=6→8)(1)副反应：H2S+%。
2→SO2+H2O(2)(/K SaZ ⑶(χh+2/。
O/S+SO2(4)最合适的催化剂应该够达到最大的硫产量和最小的SO2生成量。
贵金属氧化物催化剂活化
贵金属氧化物催化剂活化贵金属氧化物催化剂活化是一个在催化领域中备受关注的主题。
通过使用贵金属氧化物催化剂，可以有效地催化各种化学反应，并提高反应的速率和选择性。
本文将对贵金属氧化物催化剂的活化过程进行深入探讨，并展示其在实际应用中的价值和潜力。
一、贵金属氧化物催化剂的基本原理贵金属氧化物催化剂主要由贵金属（如铂、钯等）和氧化物（如二氧化钛、二氧化锆等）组成。
在催化反应中，贵金属起到催化剂的活性中心，而氧化物则提供了催化剂的稳定性和特定的反应环境。
通过这种协同作用，贵金属氧化物催化剂可以在适宜的条件下催化反应，实现目标产物的高选择性和高收率。
二、贵金属氧化物催化剂的活化过程贵金属氧化物催化剂的活化过程是催化反应的关键步骤。
在催化剂的制备过程中，贵金属通常以阳离子的形式被氧化物固定在其表面上。
为了提高催化剂的活性，需要对贵金属进行还原处理，将其还原为零价金属。
这一过程通常通过还原剂（如氢气）在适宜条件下进行。
还原后的贵金属能够更好地与反应物接触，提高反应速率。
三、贵金属氧化物催化剂的应用价值贵金属氧化物催化剂在许多领域都有广泛的应用价值。
在有机合成中，贵金属氧化物催化剂可以有效地催化碳氧化还原反应、氢化反应等，为有机合成提供了有力的工具。
贵金属氧化物催化剂还可以应用于环境保护领域，例如催化废气中的有害物质转化为无害的产物。
在能源领域，贵金属氧化物催化剂也可以用于清洁能源的生产过程中，提高能源利用效率。
四、个人观点和理解贵金属氧化物催化剂活化是一个非常重要的研究领域，其在催化反应中能够发挥独特的催化性能。
尽管贵金属是昂贵的催化剂，但由于其高效的催化活性和选择性，使得其在实际应用中仍然具有广泛的应用前景。
随着催化剂设计和合成技术的进一步发展，未来还将有更多的贵金属氧化物催化剂被开发出来，为化学和能源领域提供更多新的解决方案。
总结回顾：通过本文的讨论，我们对贵金属氧化物催化剂的活化过程和应用价值有了更深入的了解。
金属氧化物催化剂
05
金属氧化物催化剂在工业生 产中的应用
石油化工领域
烷烃氧化
金属氧化物催化剂可用 于生产丙烯、异丁烯等 烷烃氧化物，是石油化 工领域的重要反应。
烯烃聚合
金属氧化物催化剂如钛 硅分子筛催化剂可用于 烯烃的聚合反应，生产 聚乙烯、聚丙烯等高分 子材料。
汽油改质
金属氧化物催化剂如钯 氧化铝催化剂可用于汽 油的改质反应，提高汽 油的辛烷值和清洁度。
载体需要具有良好的热稳定性和化学稳定性，以确保催化剂在高温和化
学腐蚀条件下仍能保持较高的催化活性。
制备方法的改进
溶胶凝胶法
通过溶胶凝胶反应制备金 属氧化物催化剂，可以控 制催化剂的晶体结构和粒 径大小。
沉淀法
通过沉淀反应制备金属氧 化物催化剂，可以方便地 实现多组分催化剂的制备。
热解法
通过热解有机金属前驱体 制备金属氧化物催化剂， 可以获得高活性的纳米催 化剂。
制药工业
金属氧化物催化剂在制药工业中用 于合成各种药物和中间体，提高药 物的生产效率和纯度。
02
金属氧化物催化剂的种类与 性质
酸性金属氧化物催化剂
酸性催化剂
酸性金属氧化物催化剂如氧化铝 （Al2O3）和氧化锆（ZrO2）具 有酸性催化性质，适用于酯化、
烷基化等反应。
活性组分
酸性金属氧化物催化剂的活性组 分通常为过渡金属元素，如铜、
特性
金属氧化物催化剂具有高活性、高选 择性、良好的稳定性和可重复使用性 等特点，能够在不同反应条件下有效 地促进化学反应的进行。
金属氧化物催化剂的重要性
在工业生产中的应用广泛
对新能源发展的推动
金属氧化物催化剂在化工、燃料、制 药等领域中发挥着重要作用，能够提 高生产效率和降低能耗。
金属氧化物催化剂
金属氧化物催化剂引言金属氧化物催化剂是一类广泛应用于化工领域的催化材料，具有很高的催化活性和选择性。
本文将介绍金属氧化物催化剂的基本概念、特性、应用以及未来发展方向。
概述金属氧化物催化剂是由金属元素和氧元素组成的化合物。
它们通常具有高的表面积、丰富的活性位点以及可调控的物理和化学性质。
这些特性使得金属氧化物催化剂在各种化学反应中表现出色，并且被广泛应用于催化转化、环境保护、能源领域等。
特性1.高表面积：金属氧化物催化剂通常具有大量的活性位点，这是由于其高的表面积。
这些活性位点可以吸附反应物分子并促进反应的发生。
2.可调控性：金属氧化物催化剂可以通过调节合成条件来控制其形貌、晶相和孔隙结构等物理性质。
这种可调控性使得催化剂的活性和选择性可以被优化。
3.高催化活性：金属氧化物催化剂在各种化学反应中表现出高的催化活性。
这归功于催化剂表面的活性位点和其特殊的电子结构。
4.耐高温性：金属氧化物催化剂通常具有良好的热稳定性和耐高温性，使其适用于高温反应。
应用金属氧化物催化剂在众多领域中有着广泛的应用。
以下将介绍几个典型的应用领域：催化转化金属氧化物催化剂在催化转化过程中起着关键作用。
例如，在石油炼制中，金属氧化物催化剂广泛应用于加氢裂化和重整等重要反应。
此外，金属氧化物催化剂还被用于合成氨、合成甲醇等重要化工过程。
环境保护环境保护领域对金属氧化物催化剂的需求量也很大。
例如，在废气处理中，金属氧化物催化剂可以有效降解有害气体，如一氧化氮、二氧化硫等。
此外，金属氧化物催化剂还可以用于水处理、垃圾焚烧等环境保护领域。
能源领域金属氧化物催化剂在能源领域具有重要应用。
例如，在燃料电池和光催化水分解中，金属氧化物催化剂可以促进氢气产生的反应。
此外，金属氧化物催化剂还可以用于二氧化碳的转化和储存，为实现碳中和提供了可能。
发展趋势金属氧化物催化剂作为一种重要的催化材料，其发展方向主要集中在以下几个方面：1.高活性与高选择性：目前的研究主要集中在提高金属氧化物催化剂的催化活性和选择性。
研究金属氧化物在催化过程中的活性与选择性
研究金属氧化物在催化过程中的活性与选择性催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，能够加速反应速率并提高产物选择性。
金属氧化物作为一类重要的催化剂，具有广泛的应用前景。
研究金属氧化物在催化过程中的活性与选择性，对于开发高效催化剂和理解催化机理具有重要意义。
首先，金属氧化物的活性与其晶体结构密切相关。
金属氧化物的晶体结构决定了其表面活性中心的种类和分布情况。
例如，钛氧化物（TiO2）具有多种晶相，如金红石相和锐钛矿相等。
不同晶相的钛氧化物表面具有不同的活性中心，因此其催化性能也会有所差异。
研究表明，锐钛矿相的钛氧化物具有较高的催化活性，能够有效催化氧化反应和光催化反应。
而金红石相的钛氧化物则更适用于光电催化和光催化分解水反应。
因此，通过调控金属氧化物的晶体结构，可以实现对催化活性的调控。
其次，金属氧化物的活性还与其氧空位密度有关。
氧空位是金属氧化物表面的缺陷，具有较高的活性。
研究发现，氧空位的形成与金属氧化物的还原性密切相关。
在氧化性环境下，金属氧化物表面会形成氧空位，而在还原性环境下，氧空位会被还原。
氧空位能够吸附并活化反应物，从而提高催化反应的活性。
因此，通过调控金属氧化物的还原性，可以实现对催化活性的调控。
此外，金属氧化物的选择性也是催化反应中的重要考量因素。
选择性是指催化剂在多个可能反应路径中选择特定反应路径生成特定产物的能力。
金属氧化物的选择性受到多种因素的影响，如晶体结构、表面活性中心和反应条件等。
以氧化亚氮（NO）的选择性催化还原为例，研究发现，不同金属氧化物对NO的选择性具有明显差异。
例如，铜氧化物（CuO）和铁氧化物（Fe2O3）可以选择性地将NO还原为氮气（N2），而钨氧化物（WO3）则更倾向于将NO还原为一氧化氮（NO）。
这种选择性差异与金属氧化物的晶体结构和表面活性中心有关。
因此，通过调控金属氧化物的晶体结构和表面活性中心，可以实现对催化选择性的调控。
综上所述，研究金属氧化物在催化过程中的活性与选择性具有重要意义。
金属氧化物催化剂
金属氧化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。
如V O -MoO , TiO -V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。
组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。
组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。
复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。
就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化作用机制-1z半导体的能带结构z催化中重要的是非化学计量的半导体，有n型和p型两大类。
非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体（存在自由电子而产生导电行为）。
NiO是典型的p型半导体，由于缺正离子造成非计量性，形成氧离子空穴，温度升高时，此空穴变成自由空穴，可在固体表面迁移，成为NiO导电的来源。
z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量，可以衡量固体中电子逸出的难易，它与电子的逸出功∅直接相关。
∅是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Fermi能级E就是这种平均位能。
fz对于给定的晶格结构，Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重O分解催化反应。
要意义。
如Nxz XPS研究固体催化剂中元素能级变化金属氧化物催化作用机制-2z氧化物表面的M=O键性质与催化活性的关联z晶格氧（O=）的催化作用：对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时，作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。
晶格氧由于氧化物结构产生。
选择性氧化（Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。
在选择性氧化中，存在典型的还原-氧化催化循环（Redox mechanism)）。
这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。
z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出：1 选择性氧化涉及有效的晶格氧；2 无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格氧都参加了反应；3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂，一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能，它们再氧化靠晶格氧O=；另一种金属氧化物阳离子处于还原态，承担接受气相氧。
甲醇氧化催化剂
甲醇氧化催化剂一、引言甲醇氧化催化剂是一种在甲醇氧化反应中起催化作用的物质。
甲醇氧化反应是甲醇转化为甲醛或甲酸的过程，是一种重要的有机合成反应。
在工业生产中，甲醛和甲酸广泛应用于染料、农药、医药等领域。
因此，研究和开发高效的甲醇氧化催化剂对于提高甲醛和甲酸的产率和选择性具有重要意义。
二、甲醇氧化催化剂的种类常用的甲醇氧化催化剂主要包括金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂等。
1. 金属催化剂：包括铜、银、镍等金属催化剂。
金属催化剂具有高活性和良好的选择性，但在反应过程中容易受到毒性物质的中毒，导致催化活性下降。
2. 金属氧化物催化剂：包括氧化铝、氧化锌、氧化钒等。
金属氧化物催化剂具有较高的催化活性和稳定性，但选择性稍差。
3. 分子筛催化剂：包括SAPO-34、ZSM-5等。
分子筛催化剂具有较高的选择性和催化活性，但相对于金属催化剂和金属氧化物催化剂而言，分子筛催化剂的催化活性较低。
三、甲醇氧化催化剂的性能优化为了提高甲醛和甲酸的产率和选择性，需要对甲醇氧化催化剂的性能进行优化。
以下是几种常见的优化方法：1. 合金化改性：通过将不同金属催化剂进行合金化改性，可以提高催化剂的活性和选择性。
合金化改性可以调节催化剂的电子结构和晶格结构，从而提高甲醛和甲酸的选择性。
2. 表面修饰：通过在催化剂表面修饰一层金属或非金属物质，可以改变催化剂的表面性质，提高催化剂的活性和选择性。
表面修饰可以改变催化剂的酸碱性质、电子结构等，从而优化甲醇氧化反应的催化性能。
3. 纳米化改性：将催化剂纳米化可以增加催化剂的比表面积和孔隙结构，从而提高催化剂的活性和选择性。
纳米化改性可以增加催化剂与甲醇之间的接触面积，提高反应速率。
四、甲醇氧化催化剂的应用前景甲醇氧化催化剂广泛应用于甲醛和甲酸的生产过程中。
随着化工行业的发展，对甲醛和甲酸的需求不断增加，对高效的甲醇氧化催化剂的需求也越来越大。
未来，随着催化剂研究技术的不断进步，相信会有更多高效、选择性好的甲醇氧化催化剂问世。
金属氧化物催化剂及其催化作用
金属氧化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。
如V O -MoO , TiO -V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。
组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。
组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。
复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。
就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化作用机制-1z半导体的能带结构z催化中重要的是非化学计量的半导体，有n型和p型两大类。
非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体（存在自由电子而产生导电行为）。
NiO是典型的p型半导体，由于缺正离子造成非计量性，形成氧离子空穴，温度升高时，此空穴变成自由空穴，可在固体表面迁移，成为NiO导电的来源。
z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量，可以衡量固体中电子逸出的难易，它与电子的逸出功∅直接相关。
∅是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Fermi能级E就是这种平均位能。
fz对于给定的晶格结构，Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重O分解催化反应。
要意义。
如Nxz XPS研究固体催化剂中元素能级变化金属氧化物催化作用机制-2z氧化物表面的M=O键性质与催化活性的关联z晶格氧（O=）的催化作用：对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时，作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。
晶格氧由于氧化物结构产生。
选择性氧化（Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。
在选择性氧化中，存在典型的还原-氧化催化循环（Redox mechanism)）。
这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。
z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出：1 选择性氧化涉及有效的晶格氧；2 无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格氧都参加了反应；3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂，一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能，它们再氧化靠晶格氧O=；另一种金属氧化物阳离子处于还原态，承担接受气相氧。
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金属氧化物催化剂与选择性氧化催化剂设计理论基础、作用机理
金属氧化物催化剂
金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。
如V 2532V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。
组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。
组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。
复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。
就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化剂的结构化学z具有某种特定晶格结构的新化合物生成，需要满足三个方面的要求：1 控制化学计量关系的价态平衡；2 控制离子间大小相互取代的可能；3修饰理想结构的配位情况变化。
这种理想结构是基于假定离子是刚性的、不可穿透的、非崎变的球体。
z对于复合金属氧化物，实际结构常有晶格缺陷、非化学计量的情况，而且离子是可变形的。
z任何稳定的化合物。
无论它是晶态结构或无定形态结构，必须满足化学价态的平衡。
当晶格中发生高价离子取代低价离子时，就要结合高价离子和因取代而需要的晶格阳离子空位以满足这种要求。
金属氧化物催化剂的结构特征z
尖晶石结构（AB 2O 4，LiMn 2O 4, MoAg 2O 4, MoLi 2O 4,WLi 2O 4）A 8B 16O 32z
钙钛矿型结构（ABO 3, LaMnO 3, LaFeO 3, LaCrO 3, LaCoO 3）z
层状结构LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2O 4, LiNi x Co 1-x O 2z 新型介孔材料TiO 2, Al 2O 3、PbO 2、Fe 2O 3、WO 3、V 2O 5、MoO 3、ZrO 2 、TiO 2 、Mn 2O 4
金属氧化物催化剂的应用
z尖晶石结构的催化剂：CoMn2O4、MnCo2O4催化剂用于丙
O4催化剂用于丁烯选择性氧化脱氢制烯催化氧化；MnFe
2
丁二烯
z钙钛矿型结构催化剂：1970年，研究发现，La0.8Sr0.2CoO3电催化还原活性可以与铂催化剂比拟。
在SOFC的阴极中普遍用作氧还原催化剂，也是CO气相氧化（催化燃烧）和NO X还原分解的良好催化剂（汽车尾气处理潜在催化剂）z层状结构催化剂：LiCoO2, LiNiO2在锂离子电池中的应用z介孔结构氧化物催化剂：TiO2、MnO2、Fe2O3在光催化、臭氧分解中应用
举例：含锰催化剂分解臭氧
z1.MnO2臭氧分解催化剂
z利用大比表面积臭氧分解效率高
z2.以高分子材料为载体的锰氧化物臭氧分解催化剂z不用粘结剂，不用高温烧结
z3.含银的锰、铜氧化物的混合物为臭氧分解催化剂z空隙效能高，使用寿命长，稳定性
z4.纸状含锰臭氧分解催化剂
z薄纸状催化剂，有大的开孔率
催化氧化分解臭氧
z1.含锰催化剂
z2.含过渡金属氧化物的臭氧分解催化剂z3.含贵金属的臭氧分解催化剂
z4.含钛的臭氧分解催化剂
含钛的臭氧分解催化剂
z1.钛硅氧化物的催化剂
z由二氧化钛和二氧化硅组成
z2.钛锰氧化物的臭氧分解催化剂
z将二氧化锰负载到二氧化钛上
z3.钛银锰氧化物的臭氧分解催化剂
z将二氧化锰二氧化银二氧化钛负载到氧化铝上
过渡金属氧化物
z1.铁氧化的催化剂
z将Fe2O3负载到硅铝上的催化剂z2.钴氧化物的催化剂
z将Co3O4负载到沸石上的催化剂z3.镍氧化物的催化剂
z将NiO负载到γ－Al2O3上
金属氧化物催化作用机制-1
z半导体的能带结构
z催化中重要的是非化学计量的半导体，有n型和p型两大类。
非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体（存在自由电子而产生导电行为）。
NiO是典型的p型半导体，由于缺正离子造成非计量性，形成氧离子空穴，温度升高时，此空穴变成自由空穴，可在固体表面迁移，成为NiO导电的来源。
z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量，可以衡量固体中电子逸出的难易，它与电子的逸出功∅直接相关。
∅是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Fermi能级E
就是这种平均位能。
f
z对于给定的晶格结构，Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重
O分解催化反应。
要意义。
如N
x
z XPS研究固体催化剂中元素能级变化
金属氧化物催化作用机制-2 z金属氧化物表面的酸性催化作用
z金属氧化物在催化过程中可以是主催化组分，也可以作为载体。
作为主催化组分时，利用其酸性促进各类化学反应，如异构化反应、还原反应、脱水反应、脱卤化氢反应、聚合反应、脂化反应、水合反应、
BECKMANN重排反应和醇醛缩合反应等
金属氧化物催化作用机制-3
z晶格氧（O=）的催化作用：对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时，作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。
晶格氧由于氧化物结构产生。
选择性氧化（Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。
在选择性氧化中，存在典型的还原-氧化催化循环（Redox mechanism)。
这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。
z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出：1 选择性氧化涉及有效的晶格氧；2 无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格氧都参加了反应；3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂，一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能，它们再氧化靠晶格氧O=；另一种金属氧化物阳离子处于还原态，承担接受气相氧。
（双还原-氧化催化循环机理）（dual-redox)
烃类晶格氧选择氧化概念
z烃类的选择氧化，在工业上一般选择空气或氧气为氧化剂，催化剂多为可变价过渡金属复合氧化物。
就反应机理而言，大多符合REDOX机理，它包括两个过程主要过程：（1）气相烃分子与高价态金属氧化物
（OM）催化剂表面的晶格氧作用，烃分子被氧化为目标产物。
晶格氧参与反应后，催化剂的金属氧化物被还原为较低价态（M）；（2）气相氧将低价金属氧化物氧化到初始高价态，补充晶格氧, 即：
C n H m+2OM→C n H m-2O+H2O+2M
2M+O2→2OM
z晶格氧作为甲烷选择氧化制合成气的氧化剂
z晶格氧在丁烷选择氧化制顺酐工艺中应用
循环流化床反应器（CFB）z工业化反应体系：间二甲苯
氨氧化制间苯二甲腈（1976,
Diamond Sham Rock）
z甲烷氧化偶联反应(1982,
Keller, Bhasin) （ARCO）
z Dupont的VPO催化剂应用于
丁烷选择氧化制顺酐工艺
(Oklahoma, 1990, Auturas,
1996)
Dupont的丁烷选择氧化制顺酐工艺，产物选择性从45-50%提高到70-75%（摩尔分率）（1995）
z用催化剂的晶格氧作为烃类选择
氧化的氧化剂，按照REDOX催
化循环模式，采用循环流化床提
升管反应器，将烃原料与空气分
开进料，在提升管反应器中发生
反应生成氧化产物，失去晶格氧
的催化剂被输送到再生器中用空
气氧化到初始高价态，然后送入
提升管反应器完成还原-再氧化
循环。
z这种新工艺在没有气相氧分子的
条件下进行反应，可避免深度氧
化反应，大幅度提高选择性，而
且不受爆炸极限的限制，可提高
原料浓度，使反应产物容易分离
回收，是控制深度氧化、节约资
源和环保的催化新工艺。
选择性氧化反应
z举例：甲烷选择性氧化制备合成气、甲醇或甲醛
z CH4+O2→CO+2H2-136 kcal/mol z CH4+O2→CH3OH -22 kcal/mol z CH4+O2→HCHO+H2O -70 kcal/mol z CH4+O2→CO2+2H2O -189 kcal/mol。