烃类脱氢一直是石油化学工业最具挑战性的课题之一，其特点是反应转化率受到热力学平衡的限制。苯乙烯是石油化学工业的基础产品、合成橡胶和塑料的重要原料，主要由乙苯脱氢制得。现有工艺的主要缺点是反应温度和水／烃比高、能耗大，在分离器中水蒸汽潜在的大量冷凝热难以回收。近年来，在氧化脱氢工艺反应体系中应用CO₂取代氧气作为氧化剂，是一条利用CO₂资源和降低能耗的“绿色化学”途径。此过程的关键是制备高性能的用于乙苯二氧化碳氧化脱氢（CO₂-EBDH）制苯乙烯的催化剂，这是一项具有理论和实际应用价值的研究课题。本文从热力学角度计算了在不同气氛下的乙苯转化率，从理论上验证了在二氧化碳气氛下乙苯氧化脱氢的可行性，为课题的完成提供理论上的支持。通过溶胶-凝胶方法合成了VxT复合氧化物催化剂及经Fe改性后的Fex／V6T催化剂，分别考察了它们的脱氢性能。利用XRD、XPS、TPR和物理吸附等手段对催化剂进行了表征，获得的结论如下：1)二氧化碳的加入促进乙苯脱氢反应向右进行，使得乙苯转化率和苯乙烯收率提高。2) V6T催化剂在CO₂-EBDH反应中有较高的催化活性，450℃反应温度下，乙苯单程转化率和苯乙烯选择性分别为11.0％和98.3％。3)V6T经Fe改性后得Fex／V6T催化剂，使得乙苯的转化率增加，其中Fe2／V6T催化剂的的反应活性最好，450℃下，乙苯单程转化率和苯乙烯选择性分别提高到20.0％和98.2％。4)在VxT催化剂体系中，高价钒V⁵⁺可能是反应的活性中心；TiO₂锐钛矿型晶相有利于乙苯转化率的提高，而金红石晶相不利于脱氢反应。5) Fe2／V6T催化剂随反应进行逐渐失活，失活原因主要有两个：一是反应中Fe组分的烧结，导致了平均孔径的增大；另一个是催化剂体系中高价钒和高价铁被还原成低价钒和低价铁。