纳米碳材料和六方氮化硼作为新型的无金属催化剂受到了研究者的重视。该类催化剂的活性位点可通过可控引入掺杂剂、结构畸变/缺陷、或/和三维结构等方式得到有效调节,这为制备高效催化剂提供了强有力的手段和更大优化空间。非金属催化剂与传统金属基催化剂的催化机制有着本质的区别,本文关注其在液相条件下非金属催化氧化反应和加氢反应的活性位点,为催化剂的理性设计奠定基础。论文的主要内容如下:掺氮碳材料中的吡啶氮和石墨氮在非金属催化中的作用仍存在争议。本文通过实验和理论计算证实了掺氮碳材料催化苯乙烯环氧化的反应机制。氮的掺入能明显提高纳米碳管的催化活性,但随着氮含量的增加,其催化活性存在先增加后降低的现象。独立的吡啶氮和石墨氮作为活性位可能协同完成该催化反应;但高氮含量下吡啶氮和石墨氮存在位置协同作用,反而会抑制苯乙烯的环氧化反应。氮物种之间的协同效应是深入理解掺氮碳材料催化行为的重要方面,这将为无金属碳催化剂的理性设计提供新的思路。掺氮碳材料是催化硝基苯直接加氢合成苯胺的有效非金属催化剂,但其上的H₂解离机制仍未得到深刻认识。本文通过实验和理论计算证实质子溶剂和非质子溶剂中进行硝基苯加氢反应的机理可能不同,在质子溶剂中进行加氢可能并存溶剂转移加氢和直接解离H₂两个过程;在非质子溶剂中,掺氮碳材料不能直接解离H₂分子进行硝基苯加氢反应,而是通过E-R机理进行的。石墨氮是硝基苯加氢主要的催化活性位点,在硝基苯加氢中也观察到吡啶氮和石墨氮间位置协同效应,在高氮含量时对硝基苯加氢反应具有负的协同效应。多孔六方氮化硼是催化苯乙烯环氧化反应的有效非金属催化剂,但其催化活性位点值得研究。本文以硼酸和三聚氰胺为原料通过热解法合成多孔六方氮化硼催化剂,在不同气氛下热处理催化剂调变其上官能团,以确定其催化活性中心。实验和理论计算研究表明,B-O₂活性位点与B-OH位点具有相似的催化活性,而B-O-B位点和N-H位点则没有催化活性。