苯甲酸、苯甲醛和苯酚都是重要的有机化工原料，用途广泛，工业合成方法多种多样。在众多的合成方法中，甲苯液相空气氧化法具有巨大的发展优势和潜力。本文详细地研究了甲苯氧化法合成苯酚的一系列相关课题。首先，研究了甲苯液相氧化合成苯酚的热力学，得出了在指定的反应条件下，ΔrG＜0、ΔrH＜0的结论。第二，通过改造反应器的内部结构，选用四溴乙烷（TBE）作助催化剂，优化反应条件，甲苯的转化率达到52.3﹪，苯甲酸的产率达60.9﹪（wt），苯甲醛的产率达7.8﹪（wt）。第三，运用鼓泡带搅拌反应器和两步工艺路线对苯甲酸液相氧化合成苯酚进行了研究。使用搅拌器和微孔气体分布器，强化了氧化反应的传质过程，提高了反应的速率和时空产率。应用两步工艺路线，减少了焦油的生成。在本实验条件下，几乎不产生焦油。通过优化反应条件，苯酚的产率达到59.5﹪（mol）。对二氧化锆作助催化剂进行了探索性实验研究，二氧化锆能有效地提高铜催化剂的氧化能力，加快一价铜的氧化速率，完全有可能成为一种有效的助催化剂。最后，对产品的分离、精制和物料的回收进行了实验研究。运用精馏法精制产品，提高了产品的纯度。应用自行设计的回收路线，催化剂回收率为95﹪，原料的回收率为96.5﹪。达到了降低成本和减少污染的目的，符合环保和绿色化学的要求。