甲缩醛(DMM)是一种无色无毒环境友好的化工原料；由于其具有较高的含氧量和十六烷值，近年来作为性能优良的柴油添加剂备受关注。传统上甲缩醛由两步法合成，甲醇首先氧化为甲醛，然后甲醛和甲醇再缩合生成甲缩醛。该过程第一步采用银(873～923 K)或者是铁钼(573～703 K)催化剂，反应温度较高；第二步反应采用酸催化剂如酸性阳离子交换树脂、AlCl3、硫酸等。这一传统工艺存在反应温度高、酸催化过程设备腐蚀严重、生产过程复杂等问题。因此，目前将甲醇氧化和醇醛缩合反应相耦合、一步法生产甲缩醛的研究受到普遍关注。　　 甲醇一步法氧化制甲缩醛的过程中，甲醇首先在催化剂的氧化活性中心上被氧化生成甲醛，甲醛进一步在酸性中心上与甲醇反应形成甲缩醛。因此，该过程要求催化剂兼具氧化活性中心和酸中心，且二者能够较好地协同作用。钒基催化剂可实现温和条件下甲醇的活化和氧化，通过添加酸性中心，产物中甲醛(FA)、甲酸甲酯(MF)、DMM的分布会发生较大改变。为此，本工作考察了不同载体负载的钒基催化剂上甲醇氧化性能，发现V2O5/TiO2催化剂具有较高的催化活性；利用酸对V2O5/TiO2催化剂进行改性后，甲缩醛的选择性显著提高。主要研究内容和结论包括：　　 1.针对甲醇选择氧化反应，建立了反应物、产物的定性和定量分析方法。比较了甲醇、水、甲酸甲酯、甲缩醛、甲醛等物质在不同色谱填充柱上的分离效率，建立了系统的甲醇选择氧化制甲缩醛反应混合物的定量气相色谱分析方法。　　 2.考察了不同载体如分子筛、金属氧化物以及复合氧化物等对钒基催化剂上甲醇一步氧化制甲缩醛反应的影响，筛选出了合适的载体。结果表明，与微孔分子筛相比，TiO2负载的钒基催化剂上甲醇转化率较高、甲缩醛选择性好。　　 3.利用硫酸及硫酸盐如Ti(SO4)2、(NH4)2SO4修饰载体制得了改性V2O5/TiO2催化剂，考察了硫酸含量和钒担载量对反应性能的影响，优化了反应条件。结果表明：通过改性可调整催化剂酸中心分布、提高其反应活性和目标产物选择性；适宜的酸量和钒担载量有助于甲缩醛的生成。硫酸改性的催化剂在温和反应条件下，甲醇转化率和甲缩醛选择性可分别达49％和93％。　　 4.研究了其它无机酸如盐酸改性的V2O5/TiO2催化剂的反应行为，考察了氯离子含量和钒担载量的影响，对催化剂制备进行了优化。盐酸改性的V2O5/TiO2催化剂较硫酸改性催化剂对甲醇氧化制甲缩醛反应催化性能更好，在温和反应条件下，甲醇的转化率接近60％，甲缩醛的选择性为87％。　　 5.采用XRD、BET、H2-TPR、NH3-TPD及UV-Vis DRS等表征技术研究了催化剂晶形、结构、酸性、氧化还原性及金属物种的存在状态。结果表明：利用酸改性V2O5-TiO2催化剂后，催化剂酸量大大提高，有利于生成甲缩醛；载体二氧化钛上，钒担载量比较低时，钒主要是以高分散状态而存在，随着钒担载量的提高，开始出现多聚体V-O-V和晶相V2O5。