由低碳烷烃转化制取高附加值的烯烃和含氧有机物是目前催化领域具有挑战性的课题之一。随丁烯需求量的日益增加，正丁烷氧化脱氢作为其中的一个重要反应，越来越受到重视。与正丁烷直接催化脱氢相比，正丁烷氧化脱氢在热力学上更为有利，可在低温下进行，节约能源，且积碳较少，催化剂不需频繁再生。因此，本课题不论在理论研究还是在工业应用方面均具有重要意义。 本文以金属钼酸盐为研究对象，寻求低温正丁烷氧化脱氢制取丁烯的良好催化剂。首次用柠檬酸盐法合成了第一过渡系金属Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn及Mg的钼酸盐催化剂，考察了其对正丁烷氧化脱氢的催化作用，讨论了催化剂酸碱性及氧化还原能力对其催化作用的影响，并进行了表征。结果发现，CoMoO₄和MgMoO₄催化剂对正丁烷氧化脱氢具有较好的催化性能，在较低正丁烷转化率时，C₄烯烃选择性可达80％和75％。NH₃-TPD及H₂-TPR测试结果表明，金属钼酸盐的催化性能由其氧化还原性所决定而与其表面酸量没有必然关系。XRD表征结果显示，用此柠檬酸盐法可以制备单一均相组成的催化剂。其次，我们还初步探讨了在钼酸钴及钼酸镁催化剂上，正丁烷氧化脱氢反应路线，并通过改变反应温度，对正丁烷氧化脱氢进行测试发现，在此金属钼酸盐催化剂上，生成目标产物C₄烯烃（丁烯，丁二烯）的活化能要高于生成深度氧化产物CO_x的活化能。适当提高反应温度对生成C₄烯烃有利。 BET结果表明，钼酸钴的比表面小于6m²／g。为提高钼酸钴催化剂在正丁烷氧化脱氢的催化效率，用三种方法制备了CoMoO₄／SiO₂催化剂，并对这些催化剂进行活性测试。第一种方法为用柠檬酸盐法浸渍SiO₂颗粒；第二种方法用柠檬酸盐法浸渍硅溶胶；第三种方法用传统的沉淀法直接将钼酸钴沉淀到硅溶胶上。在所制备的负载催化剂中，CoMoO₄／SiO₂=0.4的催化剂具有最高的正丁烷氧化脱氢反应活性和最好的C₄烯烃收率。XRD及TG／DTA表征结果表明，用此柠檬酸盐法制备的负载型催化剂，在SiO₂载体表面，除CoMoO₄相外，没有其他含Mo或Co的相存在。结合催化剂表征和活性测试结果推测，在正丁烷氧化脱氢反应中，存在着钼酸钴与SiO₂表面的硅羟基的协同作用，该作用降低了C₄烯烃的生成选择性。与传统的沉淀法相比，用柠檬酸盐法制备的负载型催化剂，钼酸钴在其表面具有更高的分散度。反应寿命测试结果显示，此负载型催化剂具有较好的结构稳定性。