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环氧丙烷（PO）是一种重要的有机化工原料,在丙烯衍生物中是仅次于聚丙烯和丙烯腈的有机化工产品,其中丙烯环氧化制备PO是一种绿色清洁的工艺。当前,关于负载型金属催化剂应用于丙烯环氧化反应的研究中,仍有较多问题未能得到有效的解决,如金属颗粒的粒径效应存在争议、催化剂容易失活等。近年来,研究者致力于改进催化剂的制备方法,以期获得高活性、高稳定性的催化剂。本研究对TS-1载体制备方法进行改进（基于晶种法制备载体和利用酸对载体处理等方法）,利用课题组前期建立的生物还原-离子液体增强负载法（BR-ILEI法）制备了Au/TS-1和Au-Fe/TS-1催化剂,考察了载体制备方法的改进条件、催化剂的制备条件和催化反应条件对丙烯环氧化催化性能的影响,优化了丙烯环氧化反应的工艺条件。利用紫外-可见漫反射（DRUV-Vis）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重（TG）和氮气吸附脱附（BET）等表征,将催化剂的结构与其丙烯环氧化性能进行关联,分析载体性质对金属粒径的影响,同时通过密度泛函理论计算（DFT）分析催化剂稳定性等问题。首先,将BR-ILEI法制备得到的Au/TS-1催化剂用于丙烯气相环氧化制备PO体系,通过条件优化得到最佳的工艺条件为金负载量为0.5 wt%,焙烧温度为375℃,焙烧时间为6 h,芳樟水提液的浓度为10 g/L,水提时间为24 h,催化剂用量为0.15g,反应温度为305℃,原料气空速为7000 mLgcat-1h-1。此时催化剂具有最佳的反应性能:丙烯转化率为15.1%,PO选择性为73.8%,氢气效率为25.6%,PO时空产率为184.3 gPOkgcat-1h-1。对优化工艺条件下制备的催化剂进行稳定性测试,在反应时间长达1600 h后,催化剂活性没有下降的趋势,催化剂反应前后金颗粒粒径保持不变,反应后的催化剂上没有积碳现象,产物及时脱附,对比大部分文献中的稳定性测试时间小于100 h,本研究是目前文献报道的最长时间稳定性。DFT计算结果表明:一方面,植物提取物分子可以促进贵金属与载体之间的相互作用,提高纳米Au在反应过程中的稳定性;另一方面,在植物提取液Au/TS-1体系中丙烯双键与催化剂活性位点的吸附较强,有利于活性氧物种进攻烯烃双键发生环氧化反应。其次,改进制备TS-1载体的方法,本研究采用晶种法制备载体和利用酸（盐酸与硝酸）对载体处理,通过改变载体性质以期提高制备的Au/TS-1催化剂催化性能。在晶种法中,当晶种添加量为0.45 g时,并依照BR-ILEI法制备得到的Au/TS-1催化剂可获得较优的催化性能,此时催化剂上金颗粒粒径为3.2±0.5 nm,丙烯转化率为19.1%,PO选择性为71.2%,氢气效率为23.0%,PO时空产率为222.7 gPOkgcat-1h-1。表征结果表明金颗粒大小随着晶种添加量增加呈现U型曲线,而丙烯转化率随着晶种添加量增加呈现火山型曲线,合适的晶种添加量（0.35 g和0.45 g）会导致载体上适当的L酸强度,在负载过程中形成粒径合适的金颗粒（3.2-3.6 nm）。利用酸对载体处理后制备的催化剂上3.0-3.9 nm尺寸金颗粒能获得较好的催化剂性能,与晶种法制备载体结果相吻合。结果表明:在晶种法制备载体和利用酸对载体处理过程中,负载于载体孔道内的金颗粒相比负载于载体表面的金颗粒具有更好的丙烯转化率和PO选择性。再次,对制备TS-1载体的工艺进行优化,参数优化后得到的工艺条件为:使用注射泵控制钛源硅源的流速,先以硅源流速为40 mL/h,然后以钛源流速为18 mL/h,晶化时间为18 h,在550℃空气氛围煅烧5 h。该方法可以制备大批量性能稳定的载体。将优化工艺条件下的载体依照BR-ILEI法制备Au/TS-1催化剂,此时催化性能为:丙烯转化率为12.8%,PO选择性为72.3%,氢气效率为38.3%,PO时空产率为152.5 gPOkgcat-1h-1。经过表征,控制载体合成工艺中的原料流速影响催化剂上的金颗粒尺寸,推测金颗粒的大小主要影响的是丙烯转化率,而金颗粒的负载位置（载体孔道内或载体表面）则对PO选择性影响较大,可能PO分子与载体表面的活性位点结合更容易进行深度氧化。最后,采用廉价过渡金属取代部分金,制备双金属催化剂,在Fe、Co、Cu、Mn、Ni等过渡金属中进行筛选,最终选用Fe制备Au-Fe/TS-1催化剂,并进行工艺条件优化,结果表明金铁负载量为1 wt%、金铁摩尔比为9:1、芳樟水提液的浓度为10 g/L、于空气氛围375℃下煅烧6 h的Au-Fe/TS-1催化剂进行评价,该条件下催化剂获得较优的催化性能:丙烯转化率为13.2%,PO选择性为67.4%,PO时空产率为142 gPOkgcat-1h-1。Au-Fe/TS-1催化剂于空速为7000 mLgcat-1h-1进行稳定性考察,催化剂在60 h内可以保持其稳定的性能,60 h之后,PO时空产率和丙烯转化率均下降。表征结果表明反应前后催化剂上双金属粒径未见明显变化,而TG表征结果表明反应后的催化剂上吸附大量产物,覆盖催化活性位点,导致其性能下降。对比Au/TS-1催化剂长达1600 h的稳定性,本研究推测催化剂上Fe对产物吸附能力强于Au,使得Au-Fe/TS-1催化剂上反应产物无法及时脱附,因此Au-Fe/TS-1催化剂会在较短反应时间内失活。