甲醇是一种重要的化工原料,其选择性催化氧化是甲醇深度加工的主要反应过程,可用于生产甲醛、甲酸甲酯以及甲缩醛等多种化工产品。本文结合甲醇氧化反应催化剂的应用和研究现状,制备了以活性炭为载体的负载钒氧化物催化剂,通过表征和性能评价,研究分析了催化剂结构对甲醇氧化反应活性及产物分布的影响规律。以不同材质的活性炭为载体制备了一系列VO_x/AC催化剂。研究表明,活性炭载体的表面特性对催化剂表面钒氧化物结构影响显著。载体AC-1（煤质球形炭）与AC-3（果壳炭）表面负载的钒氧物种高度分散,能够形成更多的以四面体型VO₄存在的单钒氧化物物种,有利于甲醇制备氧化产物反应的进行。高温焙烧的催化剂表面V₂O₃的生成,对甲醇选择性氧化得到甲醛的反应的进行有明显的促进作用。催化剂表面钒氧物种结构的变化对催化剂酸强度影响不大,但酸量大小有所差异。产物分布受载体表面酸量及反应条件影响较大,催化剂表面酸量的增大对生成甲酸甲酯、甲缩醛和二甲醚的反应均有明显的促进作用。提高反应温度、空速以及降低原料气中氧气浓度可显著提高甲醛的选择性,而降低反应温度有利于甲缩醛的生成。选择Mo、Fe和Zr等助剂对VO_x/AC-3催化剂进行改性,发现加入助剂后,催化剂反应活性均有所提高,其中以Zr改性的催化剂活性最高,当Zr O₂的负载量为4wt%时,甲醇转化率提高到了60.1%。三种助剂均能明显抑制V₂O₃晶相的形成。而且Zr助剂还改善了钒氧化物在催化剂表面的分散,形成更多更稳定的单钒氧化物,这是导致催化剂活性提高的一个最主要的原因。助剂对催化剂表面酸性产生了影响并因此导致了产物分布变化。Zr改性提高了催化剂酸量,但酸强度降低,抑制了甲酸甲酯的生成,甲醛选择性提高到71.4%。