环己烷催化氧化制环己酮和环己醇（统称KA油）是烷烃催化氧化反应的重要代表，其研究具有极强的科学意义和工业价值。目前该反应过程的工业化途径主要在于非催化剂法和均相催化剂法，它们存在着诸如转化率和选择性不高、反应条件不温和、产物复杂、分离操作和运行成本高等诸问题，为非环境友好过程。本课题旨在开发用于环己烷氧化的新型高效多相催化剂，并开展以氧气作为氧化剂在温和条件下进行环己烷催化氧化制环己酮和环己醇反应的研究。通过优化催化剂合成条件和催化反应工艺参数，探索催化反应机理，为今后环己烷多相催化氧化制KA油过程尽快实现工业化提供有益的科学积累和技术指导。论文工作主要包括以下四个方面：1)本文采用不同负载的方法对ZSM-5催化剂材料进行改性，并对这些材料进行表征，然后再考察其在环己烷催化氧化中的催化活性，得出最优催化剂材料的制备方法。通过比较我们发现最佳的催化剂为钴离子通过两次浸渍的ZSM-5，在最佳的反应条件下，环己烷的转化率可达到13.0％左右，KA油的选择性为80.4％。2)采用水热合成的方法制备了Co掺杂的锐钛矿TiO2催化剂(Co-TiO2 )，并以XRD、Raman、XPS、UV-vis等技术手段对催化剂的结构进行了表征。研究结果表明，Co-TiO2催化剂中，Co离子部分取代了TiO2晶格中的Ti4+，从而在催化剂中形成了超氧物种O22 -，该超氧物种的存在可能是Co-TiO2催化剂具有催化环己烷氧化制KA油反应优异性能的重要原因。3)从催化剂Co/TiO2-450回收利用问题和环己烷催化氧化的特点，本文还自行设计出了应用于环己烷催化氧化的气-固-液反应器。不仅解决了环己烷釜式反应中催化剂的流失问题和管式反应中停留时间不足问题，并且提高了环己烷催化氧化的转化率和选择性，有利于催化剂的再次回收利用。考查了反应压力、温度、时间、溶剂量以及不同的引发剂对环己烷催化氧化的影响，研究结果表明，采用摩尔比Co/Ti＝0.04:1和晶化时间6小时的条件制备的催化剂具有最佳的性能。基于该催化剂，在环己烷：醋酸：丁酮＝10：4：1（体积比）、催化剂：反应液＝1/70 (g/ml)、反应时间8h，反应压力0.8MPa、及反应温度403K的反应条件下，环己烷转化率可达14.1％，KA油选择性达95.9％。4)探索研究了新型反应器中Co-TiO2多相催化剂上环己烷氧化制KA油反应的机理。CCl4自由基湮灭和CH3 I自由基捕获反应研究表明：环己烷氧化制KA油反应涉及了环己基自由基的生成这一关键的步骤。