丙烯是重要的化工原料,主要通过催化裂化和石脑油裂解两大工艺生产。但是随着页岩气的蓬勃发展,伴生的大量乙烷促使乙烯工艺转向更为经济的乙烷蒸汽裂解,导致原有的催化裂化和石脑油裂解工艺萎缩,进而致使丙烯产量大幅减少。与此同时丙烯下游产业发展迅速,对丙烯的需求量不断增加,丙烯价格持续走高。并且丙烷相对廉价,与丙烯之间有巨大的价格差。在这些因素的共同作用下,丙烷脱氢制丙烯工艺受到越来越多的关注。Pt和Cr Ox是丙烷脱氢最主要的两大催化剂,尽管二者已经实现工业化,但是Pt高昂的价格和Cr巨大的污染制约着丙烷脱氢的进一步发展。其他氧化物,诸如ZnO、VOx等有很好的价格优势,同时环境污染相对较小,本论文着重基于ZnO、VOx对丙烷脱氢性能和机理进行了研究,为进一步的研究工作打下基础。首先,本文研究了微量Pt的加入对ZnO/Al₂O₃催化丙烷脱氢的影响以及作用机理。ZnO是一种廉价低毒的脱氢催化材料,但是一直以来,其活性和稳定性都较差。本文仅加入0.1%Pt后,ZnO/Al₂O₃催化剂在活性和稳定性上都有很大提升。其催化活性同0.5%Pt/Al₂O₃催化剂相接近,但大幅减少了Pt的用量,提高了Pt的利用率。同时,Pt Zn Al催化剂稳定性优异,在550°C下反应时,可以保持超过20 h不失活,丙烯选择性接近100%。详细的分析表明催化剂中ZnO为活性位,Pt是助剂,其能抑制ZnO的还原,提升其稳定性,同时促进C-H活化增加丙烷脱氢活性。其中的作用机制可能涉及到Pt-ZnO的电子作用,Pt使ZnO呈缺电子状态,变成更强的Lewis酸,因此H2的脱附和C-H的活化变得更容易。其次,本文研究了VO_x/Al₂O₃催化剂的丙烷脱氢活性位和反应机理。氧化钒具有较好的丙烷脱氢活性,而且循环稳定性好,多次循环后活性依然能够保持。但是在脱氢过程中形成的不同钒离子（V3+/V4+/V5+）的角色以及整个脱氢反应的机理却缺少研究。本文通过调节钒的负载量在氧化铝表面形成不同的钒物种,经还原之后得到不同比例的V3+/V4+/V5+离子,我们发现具有更多V3+离子的催化剂具有更高的TOF和更低的反应活化能Ea,因此V3+具有更好的脱氢活性。借助原位DRIFTS,发现在丙烷脱氢和丙烯加氢这两个互逆过程有着同一中间体。详细的分析表明丙烷在VO_x/Al₂O₃上首先解离吸附,形成的钒丙烷迅速转变为钒丙烯（V-C3H5）。进一步升温,钒丙烯会生成丙烯和积碳,后者造成催化剂的失活,而钒丙烷可能也会直接生成这些物质。