国际原油价格节节攀升以及日益严峻的环境问题推动了生物柴油产业的飞速发展,在制备生物柴油的同时会伴随大量甘油的生成,供大于求的甘油市场导致了资源的大量浪费。无论是甘油通过酯交换生成的碳酸甘油酯,还是甘油选择性氧化生成的二羟基丙酮,它们的市场价格约是甘油的4-24倍,但是目前主要采用的催化剂普遍存在价格昂贵、活性位点分布不均、污染性较大等问题。价廉易得的生物质材料中含有多种复杂的官能团和杂原子,其中羧基与羟基可以与金属离子结合形成有机-金属络合物,并且生物质材料中N、P等元素能够对金属元素进行修饰,可以制备各种功能性的碳载金属催化剂。本论文以催化甘油高效转化为各类增值精细化学品为中心,将有机配体的选择从价廉易得的小分子拓展到天然大分子领域,通过绿色环保的合成过程制备并优化了高分散型碳载金属催化剂,研究其在催化甘油转化方面的应用,为工业生产与快速制备孔隙丰富、活性位点分布均匀的复合型催化剂提供了可行的思路,具体探索的内容如下:（1）小分子有机材料组氨酸是组成金属蛋白重要的配位中心,同时也是制备碳材料优异的前驱体之一。本章节采用机械球磨的方式,直接将组氨酸与硝酸钾组装成有机-金属络合物,高温碳化后得到催化剂KX@NC。采用FT-IR、SEM、XRD等表征手段分析催化剂组成与结构,并评估K2@NC在甘油酯交换反应中的催化性能。100 o C反应2 h,在获得95.4%甘油转化率的同时对碳酸甘油酯也保持97.5%的较高选择性,并且经历7次重复使用后仍然表现出90%以上的选择性。相较于浸渍还原等传统方式制备的催化剂,碳化有机-金属络合物所制备的碳载金属催化剂的过程更为简捷高效。组氨酸中提供丰富的O配位,三聚氰胺中大量N的存在又为K+提供了锚定位点,有利于合成丰富、均匀、稳定的K+掺杂碳材料。（2）基于上一章节的研究,本章节将有机配体由小分子拓展到天然大分子领域,以需要Pt-Bi双金属协同催化的甘油选择性氧化为探针反应,将金属-多酚网络涂层策略与碳载金属策略相结合。选取更为绿色价廉的生物质材料单宁酸,将其同时作为碳源与有机配体,在Si O2表面构建铋-多酚网络涂层,经高温碳化后负载贵金属Pt,得到催化剂Pt/Bi X-C@Si O2。采用FT-IR、TEM、XPS等表征手段分析催化剂组成与结构,评估其在催化甘油选择性氧化反应中的催化性能。60 o C反应6 h,催化剂Pt/Bi2-C@Si O2对甘油转化率达到85.8%,DHA选择性达90.2%。Si O2作为模板剂的引入,使多酚网络碳化后具有良好结构刚度,第二层的金属-多酚网络在碳化过程又对活性中心进行限域。具有良好结构刚度和富含Bi位点的多孔碳壳可以作为负载Pt NPs高效稳定的载体,对催化剂表面电子进行修饰,有效缓解了双金属活性位点团聚覆盖等问题。（3）为进一步提升商业经济效益以及原子利用率,在不添加模板剂Si O2的前提下,向机械球磨形成的金属-多酚网络中添加氮源,经高温煅烧得到了掺杂高含量单原子Bi的碳氮骨架x Bi@NC（含量:2.57 wt%）,将Pt NPs分散到新型碳载金属材料上,得到碳基复合催化剂Pt/x Bi@NC,实现了独特的Pt NPs和超稳定的单原子Bi的组装。温和的条件下（30 o C,1 atm空气）,催化剂Pt/0.1Bi@NC对甘油转化率达到86.8%,DHA选择性达87.0%。结合理论计算对甘油在双金属位点上的吸附构型进行深入分析,同时解析了这种新型双金属模型在反应过程所具有独特优势。在Pt/0.1Bi@NC中,Pt NPs和单原子Bi的组装促进了Bi与甘油仲羟基的螯合,加速氧化甘油的仲羟基,降低反应生成DHA所需克服的能垒。