环氧苯乙烷是一种重要的化工原料,主要用于香料、医药的生产,通常通过苯乙烯选择性氧化制备。迄今为止,人们已经研究了大量用于苯乙烯环氧化的多相催化体系,很多体系用贵金属作为催化剂,较好地促进了苯乙烯的环氧化,然而,贵金属有限的资源和高昂的成本阻碍了它们的实际应用。因此,设计、制备用于苯乙烯环氧化高活性、低成本的催化剂具有重要意义。价格较低且资源储备丰富的铜基和钴基催化剂的环氧化活性良好,可以作为贵金属的有效替代品,但同时实现高效的苯乙烯转化率和优异的环氧苯乙烷选择性仍然具有挑战性。由于两种金属之间存在协同作用,两种金属元素组成的双金属催化剂与其单金属对应物相比,有望实现更高的催化活性、选择性和稳定性。因此,本文设计、制备了三种不同类型铜-钴双金属基催化剂并将其用于苯乙烯环氧化反应。具体内容如下:1.首先,成功合成了Cu/Co-Co普鲁士蓝类似物（Cu/Co-Co PBA）双金属催化剂,并通过研究Cu/Co-Co PBA的热解过程,制备了一系列Cu/Co-Co PBA衍生物,将其用于苯乙烯环氧化反应研究。研究发现250°C时热解得到的Cu/Co-Co PBAs-250对苯乙烯环氧化的催化性能最优异。通过一系列物理和化学测试手段对材料进行表征,发现Cu/Co-Co PBAs-250衍生物拥有更高的催化性能,是因为250°C热解产生大量氰基空位,拥有更多的孔结构和较大的比表面积,暴露出更多的金属活位点;同时金属有机框架的晶体结构在整个热解过程中没有塌陷,仍然保留了CN-对金属阳离子的限制作用。此外,Cu/Co-Co PBA-250中部分Cu2+在热解过程中转化为Cu+,可能是其优异选择性的一个重要原因。这项工作为开创PBA双金属催化剂衍生高效催化剂的设计提供了新的见解和思路。2.其次,通过折扇型铝箔做模板一步合成层状石墨型氮化碳（S-g-C3N4）和Cu-Co双金属掺杂层状多孔石墨型氮化碳（S-Cu/Co-g-C3N4-1:1）。相比传统方法合成的块状石墨型氮化碳（B-g-C3N4）,该方法合成的层状多孔石墨型氮化碳有更大的比表面积和更多的孔结构,因此在苯乙烯环氧化中有更高的催化活性。S-Cu/Co-g-C3N4-1:1用于苯乙烯环氧化时,实现了苯乙烯转化率89%,环氧苯乙烷选择性85%的出色催化效果。通过一系列表征,发现铜钴掺入与g-C3N4中的N配位,阻碍片的有序生长,形成更多的孔结构,不仅增加了更多的催化活性位点,而且可以有效阻止纳米片在催化过程中发生重新聚集,有利于催化过程中的传质。由于Cu和Co之间存在协同作用,改变了材料的能带结构,使催化过程中电子转移变得容易,所以与其单金属对应物相比,S-Cu/Co-g-C3N4-1:1有更高的催化活性、选择性。而且在连续五次循环后,S-Cu/Co-g-C3N4-1:1仍能保持良好的催化活性。这项工作开创了以折扇型铝箔做模板一步合成层状多孔石墨型氮化碳的方法,为层状多孔石墨型氮化碳及其复合材料的合成,以及开发高活性、稳定且成本低廉的苯乙烯环氧化催化剂提供了新的思路。3.最后,成功合成含有功能单体超交联有机聚合物（HCPs）,并在HCPs上原位生长铜钴层状双金属氢氧化物（Cu Co LDH）,合成具有异质结构的双金属复合材料（HCPs@Cu Co LDH）,并将其用于苯乙烯环氧化反应。研究发现以4-氰基吡啶为功能单体合成的超交联聚合物上原位生长铜钴双金属氢氧化物合成的复合材料（HCPs-4-CN-py@Cu Co LDH）具有出色的催化活性,其中苯乙烯转化率为85%,环氧苯乙烷选择性可达85%,与其对应的单金属复合材料相比拥有更高的催化活性。而且具有不同含氮功能单体合成的超交联聚合物基底对环氧苯乙烷选择性有很大影响,其本质原因是单体中氮原子的结构性质不同,单体中含有C≡N氮将有利于环氧苯乙烷的选择性。据我们所知,这是首次在超交联聚合物上原位生长Cu Co LDH制备复合材料并用于苯乙烯环氧化反应的研究,此工作也为开发高性能新型复合材料提供了思路。