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苯乙烯,作为合成橡胶和塑料的单体,主要用来生产聚苯乙烯和丁苯橡胶等,是一种重要的化工原料。工业生产中,苯乙烯主要是由乙苯直接脱氢工艺制得。该工艺存在能耗高,平衡转化率低,催化剂易失活等缺点。体系中采用CO2作为氧化剂的氧化脱氢工艺,是利用C02资源和降低乙苯脱氢工艺能耗的“绿色化学”途径。CO2气氛下乙苯氧化脱氢制苯乙烯反应的难点是研制高转化率、高选择性、高稳定性的催化剂,针对目前C02气氛下催化剂存在的晶格氧缺失、积碳以及C02在反应过程中难吸附、解离、活化问题,本文提出采用具有储放氧功能的Ce基催化剂,提高金属氧化物催化剂自再生能力,通过晶格氧的及时补充提高催化剂的反应活性和稳定性,并获取晶格氧在反应过程中的作用机理。本文采用水热法制备了Ce1-xFeO2、Ce1-xZrxO2、Fe2O3/CexxZr1-xO2以及Fe2O3/CexZr1-xO2/Al2AO3等Ce基系列催化剂,采用N2-吸附、X射线衍射、拉曼、电镜等分析手段对催化剂反应前后的结构及组成进行表征,并深入分析晶格氧的缺失对催化剂活性下降的影响及催化剂积碳的原因,进一步获得反应的相关机理,为催化剂的定向制备提供指导。本文的主要研究内容与结论如下：(1)考察了由水热合成法制备的不同Ce/Fe和Ce/Zr原子比的固溶体催化剂及其乙苯脱氢反应性能；Ce-Fe催化剂的反应活性在前3h出现上升现象,且掺杂了20%Fe3+后催化剂活性最高增加了13%, Ce-Zr催化剂的活性明显高于Ce-Fe, Ce/Zr=5:5时活性最优。Fe2O3/Ce,Zr1-xO2以及Fe2O3/CexZr1-xO2的活性随着比表面的增加而增加,但负载型催化剂的活性并未得到明显的提升。(2)通过N2-吸附、TPR、TEM、XRD、XPS、TPO以及拉曼散射等分析,对反应前后催化剂进行表征,将催化剂反应性能与表征结果进行关联,寻找影响催化剂反应性能的关键因素。经XRD、TEM以及Raman证实Ce-Fe、 Ce-Zr固溶体的形成,Fe3+存在最高掺杂量,而Zr4+可以任何比例与Ce形成固溶体,但存在最佳掺杂量。TPR. TPO确定各催化剂的还原以及储放氧能力,Ce-Fe催化剂的OSC的大小顺序为Ce0.8Fe0.2O2> Ce0.9Fe0.1O2> CeO2, Ce-Zr催化剂的OSC的大小顺序为Ce0.3Zr0.7O2> Ce0.5Zr0.5O2> Ce0.7Zr0.3O2,其催化剂的反应活性与之相关。(3)采用CO：对催化剂进行再生,通过表征考察了催化剂失活的原因：比表面积下降、积碳的产生以及晶格氧的缺失。通过CO2-TPO、热重以及XPS表征表明CO2能够消除部分的积碳,且补充缺失的晶格氧使金属价态恢复为高价态,但在反应过程中其作用不明显,原因是在反应过程中消碳速率小于生碳速率,积碳的产生覆盖了催化剂的活性位,阻碍了CO2的吸附活化以及晶格氧的补充,在反应过程中晶格氧的消耗速率高于生成速率。