本文以β分子筛和γ-Al₂O₃作为载体,V作为活性组分,Mg作为改性助剂制备了负载型钒镁催化剂,利用共沉淀法制备了钒镁尖晶石（MgV₂O₄）。建立了循环伏安法测定钒基催化剂中V价态的方法。在固定床石英反应器上评价催化剂在反应过程的催化性能,使用XRD、CV等表征方法对催化剂进行研究,利用原位红外光谱仪（In Situ IR）探索丙烷和丙烯在催化剂上的静态吸附和程序升温反应过程的变化。结果表明:1.建立循环伏安法测定钒基催化剂中V价态的方法,测试条件为:硫酸电解液pH=1.0、扫描电压（-0.6V⁰.9V）、灵敏度1mA、扫描速率0.05V/s。测试结果:V⁵⁺还原电位为-0.38V和0.32V,V⁴⁺为-0.23V和0.23V,V³⁺为-0.13V和0.38V。MgV₂O₄的还原电位与V³⁺的两个电位有很好的对应,此方法用于测定钒基催化剂中V的价态是可行的。2.MgV₂O₄评价结果为:丙烯选择性为55.6%,丙烷转化率为11.2%。电化学结果表明反应后的MgV₂O₄在-0.13V处的还原峰消失,0.38V处的还原峰增强,0.38V可能为V³⁺的稳定特征电位。3.β分子筛负载的钒基催化剂,8V/β催化剂的活性较好,加入改性金属Mg后8V4Mg/β催化剂的活性升高,丙烯选择性73.6%,丙烷转化率为12.4%。电化学结果表明V/β、8V-Mg/β催化剂中钒的价态为+3价,反应过程由V³⁺向V⁵⁺或无定型VO_X转化。4.γ-Al₂O₃负载的钒基催化剂,8V/γ-Al₂O₃催化剂的活性较好,加入改性金属Mg后8V4Mg/β催化剂的活性较好。电化学结果表明V/γ-Al₂O₃、8V-Mg/γ-Al₂O₃催化剂中包含V³⁺或V⁵⁺物种,在反应时相互转化,这可能与γ-Al₂O₃的结构有关。5.使用原位红外光谱仪考察丙烷在β分子筛、8V/β和8V4Mg/β催化剂上的静态吸附及在V/γ-Al₂O₃催化剂上程序升温反应过程,并研究丙烷和丙烯在MgV₂O₄上的反应过程。结果表明:活性因子V的加入可明显提高V/β催化剂对丙烷的吸附能力,V/γ-Al₂O₃催化剂中V含量低时丙烷易深度氧化生成CO₂,当V含量超过8%时丙烯选择性变低。改性助剂Mg对丙烯选择性有益,丙烷在MgV₂O₄上程序升温反应时出现了V=O特征峰。6.应用LAMMPS-ReaxFF对C₃H₈、O₂和V₂O₅、C₃H₈和V₂O₅,C₃H₆、O₂和V₂O₅以及C₃H₆和V₂O₅进行分子模拟,结果表明:反应过程中最先出现的中间体为O₉₀V₄₂,反应过程前期是V₂O₅在表面的聚集过程,在没有氧气参与时,丙烷、丙烯与V₂O₅的反应过程中,多个基元反应会与O₂V中间物有关。