环氧丙烷是一种重要的化工中间体,以氧气为氧化剂的气相丙烯环氧化制备方法相比于传统的氯醇法和过氧化氢法具有工艺流程简单、生产作业安全、投资较少、对环境无污染等优点。开发高性能催化剂是该方法实现产业化的关键。目前其研究主要集中在贵金属催化剂,与之相比,钼系催化剂价格低廉,环氧化性能较好,且稳定性上也有着较大的优势,但还存在制约其产业化应用的问题:载体表面酸性强、钼组分的分散性不够好、PO选择性还不够高、反应联产物较多、催化剂稳定性还需进一步提高。本文拟通过催化剂载体改性,调控载体的表面理化性质,抑制Bi2Mo3O12的形成、提高钼组分分散性和稳定性、促进协同催化效应,提高催化剂的丙烯气相环氧化性能。首先,筛选不同过渡金属铜、镍、钴和铁掺杂改性MoO3-Bi2SiO5/SiO2催化剂的Bi2SiO5/SiO2载体。考察改性剂改性浓度对不同温度下催化剂的丙烯气相环氧化性能的影响。研究结果表明铜、镍、钴和铁掺杂改性可有效调控催化剂的丙烯环氧化性能,铁改性得到的MoO3-Bi2SiO5/SiO2催化剂展现出最高的催化活性,PO选择性达71.6%,丙烯转化率达26.0%,其乙醛（AA）的选择性降到7%以下,改性后丙烯环氧化活性得到了极大的提升。不同反应温度的测试结果显示适当的反应温度可减少PO的二次转化。其次,在改性剂筛选研究结果的基础上,采用XRD、BET、UV-vis、XPS、NH3-TPD、Raman和HRTEM等测试表征手段对铁改性催化剂的结构进行深入的研究,揭示了铁改性对催化剂催化性能的影响机制。研究结果表明铁改性载体有效抑制了Bi2Mo3O12的生成,载体表面的铁可有效捕获钼组分,形成Fe-Mo铆接的界面结构,提高钼组分的分散和抑制钼组分的迁移,促进不同活性组分的协同催化效应,提高了催化活性和稳定性。最后,对铁改性催化剂进行催化反应动力学研究,系统考察反应压力、反应物浓度、反应空速等反应条件对丙烯气相环氧化性能的影响,计算表观活化能。考察结果表明在反应温度400oC,反应压力0.15 MPa,反应空速15000m L·g-1cat·h-1,进料比C3H6:O2:N2=1:4:20,总气体流量25 m L·min-1的反应条件下,其环氧化性能最佳,此时PO的选择性为75.6%,丙烯转化率为25.4%。适当的丙烯分压和反应温度有利于抑制副反应和提高PO的选择性。