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丙烯酸是重要的化工原料，在工业上丙烯酸的制备主要采用丙烯两段气相氧化法生产丙烯酸。但是石油资源日益紧缺，与此同时，醋酸和甲醛产能过剩且价格低廉，因而利用醋酸与甲醛羟醛缩合制丙烯酸是一条较好的C1化工路线，具有重要意义和广阔的应用前景。甲醛与醋酸经羟醛缩合反应制丙烯酸工艺的核心是高效、稳定催化剂的设计和制备。本论文制备了一系列酸-碱双功能催化剂，考察了各催化剂在甲醛与醋酸羟醛缩合反应中的催化性能，对催化剂载体、焙烧温度、负载量、钒-磷摩尔比、助剂等进行了优化。利用氮气吸附脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、拉曼光谱（Raman）等对催化剂进行了表征，获得了催化性能较好的催化剂，其主要结果如下: 以不同孔径SiO2为载体，通过浸渍法制备了VPO/SiO2-x系列催化剂（x代表催化剂平均孔径，分别为6.5nm、8.7nm、10.6nm和13.0nm，钒-磷摩尔比nv/np为1/2）。VPO/SiO2-6.5、VPO/SiO2-8.7、VPO/SiO2-10.6和VPO/SiO2-13催化剂均具有较高的比表面积、发达的介孔结构和不同的平均孔径。孔径对丙烯酸的转化率影响较小，但对选择性影响较大，依次为VPO/SiO2-10.6＞VPO/SiO2-13＞VPO/SiO2-8.7＞VPO/SiO2-6.5。 通过催化剂制备条件的优化，发现催化剂焙烧温度为400℃、负载量为20％、钒-磷摩尔比为1/2时，VPO/SiO2-10.6催化剂的选择性和收率最好。 此外，考察了VPO/SiO2-10.6反应条件对催化性能的影响，发现甲醛转化率随反应温度升高而增加，而丙烯酸选择性随反应温度升高则下降，这可能是产物丙烯酸在高温条件下易于发生聚合反应所致。当反应温度为350℃，液体空速为1.31h-1时，甲醛转化率可达61.2％，丙烯酸选择性和收率分别达76.8％和47.1％，取得了较好的结果。 另外，考察了稀土金属(La2O3、CeO2)和碱土金属(MgO、CaO、SrO、BaO)的添加对甲醛与醋酸羟醛缩合反应合成丙烯酸反应的影响，发现这些助剂促进了甲醛的转化和丙烯酸选择性的提高，其中BaO助剂效果最好，甲醛转化率可达70.4％，而丙烯酸选择性和收率分别达93.0％和65.5％，其中收率超过了负载型钒-磷催化剂文献报道结果。但是VPO-BaO/SiO2催化剂反应时间从2h到10h，其丙烯酸的收率由65.5％下降至44.1％，表明催化剂的寿命有待提高。通过NH3-TPD、CO2-TPD、Raman和FT-IR表征，证明了助剂BaO与活性组分VOPO4和(VO)2P2O7产生了强相互作用，增加了弱酸性中心，减少了强酸性中心。 探讨了规整型SiO2载体KIT-6在甲醛与醋酸羟醛缩合制丙烯酸反应中的应用，通过原位合成了骨架掺杂改性的M-KIT-6催化剂（M=Nb、W、Mo、V、Al，M和Si摩尔比M/Si为5％）。发现以上催化剂均具有一定的催化活性，其中W-KIT-6催化剂的催化活性较好，甲醛转化率可达30.1％，而丙烯酸选择性和收率分别达45.2％和13.6％。