由于沸石分子筛具有规则孔结构、高比表面积、强酸性和良好水热稳定性等优点，所以被广泛应用在吸附、分离和催化等传统领域。但是，由于微孔沸石的孔径接近于许多涉及到的烃分子的动力学直径，导致分子的晶内传质比较困难，这在一定程度上限制了它的应用。为了解决这一问题，研究人员做了很多努力，合成出了多级孔沸石。这类沸石同时具有微孔和中孔的优点，分子的扩散距离大大缩短，分子的扩散途径大大增多，活性位点的有效利用率大大提高，因而引起了科研人员的广泛关注。然而目前对多级孔沸石的研究主要集中在催化剂性能的制备、表征以及评价上，并且由于其结构的复杂性，导致我们难以研究反应物分子在其孔道内的吸附和扩散行为。
　　Y沸石具有很多优点，如三维连通的孔结构、大的孔径和高的活性等，这些优点使其成为石油炼制过程中流体催化裂化（FCC）催化剂的主要成分。然而，传统的微孔Y沸石同样会遇到晶内传质阻力的问题，尤其在涉及到大分子的反应过程中。因此，研究者同样对其进行了后处理改性。改性Y沸石与未改性的Y沸石相比，在硅铝比、孔结构、酸性和由此直接导致的吸附、扩散和催化性能等性质上大为不同。本文选择了微孔沸石NH4Y和经过不同改性方法处理得到的多级孔Y沸石样品作为研究对象，选取了碳数相同但构型和动态直径均不同的四氢萘和正癸烷为探针分子，利用智能重量分析仪（IGA-002）和零长柱装置（ZLC），通过测定它们在Y沸石上的吸附等温线、吸附动力学曲线和脱附动力学曲线，并采用合适的吸附、扩散模型和相应的数学模型方程对其进行拟合计算，进而得到相关的热力学和动力学参数，如：吸附量、亨利常数、吸附热、有效扩散时间常数和活化能等，研究了它们在基础样品NH4Y和不同改性Y沸石上的吸附和扩散性能。此外，还归纳总结了包括以甲苯和甲基环己烷为探针分子在内的四种碳氢化合物分子的吸附和扩散实验结果，系统地研究了吸附质对吸附和扩散行为的影响。本论文的研究内容与主要结论如下：
　　（1）四氢萘在Y沸石中的吸附和扩散性能研究
　　在微孔沸石NH4Y中，四氢萘的吸附等温线为I型等温线，可用Toth模型进行拟合描述；而在改性后的Y沸石样品中，吸附等温线具有I型和IV型复合等温线的特征，符合Daul-site Toth模型。后处理法引入中孔的同时，牺牲了部分原来固有的微孔结构，使得沸石表面的不均匀程度提高，改变了吸附质所处的吸附环境，导致吸附质和吸附剂之间的相互作用力降低。微孔吸附量主要与酸量有关，中孔吸附量主要与中孔体积有关，当酸和孔的作用相互竞争时，孔对吸附量的促进作用占主导地位。中孔体积增大和酸浓度减少均会导致吸附作用力减小。从吸附量和吸附等温线的曲线变化幅度两方面看，四氢萘的吸附行为更接近于甲基环己烷。在吸附动力学方面，通过模型拟合发现，NH4Y具有最大的吸附速率常数和有效扩散时间常数。对扩散来说，反应物分子的传质速率与温度之间存在一个很强的依赖关系，随着温度的升高而加快。中孔对扩散起促进作用，酸对扩散起抑制作用，当二者相互竞争时，酸的抑制作用占主导地位。甲苯、甲基环己烷和四氢萘在扩散速率上表现出甲苯<四氢萘<甲基环己烷的大小关系，这也说明酸性在扩散过程中起到主导作用。
　　（2）正癸烷在Y沸石中的吸附和扩散性能研究
　　在微孔沸石NH4Y中，正癸烷的吸附等温线为I型等温线，可用Toth模型进行描述；通过后处理改性得到的Y沸石样品的吸附等温线为I型和IV型复合等温线，符合Daul-site Toth模型。通过后处理改性引入了中孔，牺牲了部分微孔结构，但并没有在很大程度上提高吸附质的宏观吸附量，改性处理使得沸石表面的不均匀程度提高，改变了吸附质分子所处的吸附环境，导致吸附剂与吸附质间的相互作用力降低，这使得沸石样品的微孔吸附量qs,1减小，中孔吸附量qs,2增大。中孔体积增大和酸浓度减小均会导致相互作用力减小。比较四氢萘和正癸烷在同一沸石样品中的吸附量发现，四氢萘的吸附量较正癸烷的吸附量高，这可能是由于在吸附过程中相互作用力对两种探针分子在Y沸石样品上的吸附行为起到主导作用。代表正癸烷和四氢萘与沸石表面相互作用力的拟合参数b值和Q值在硅铝比较低的三个改性样品Y-1、YS和YFS中差别较大。在扩散方面，中孔的引入增加了孔口数目，增多了扩散路径，减小了反应物分子的空间限制效应，提高了扩散速率，降低了活化能。同一样品的不同温度下的扩散速率随着温度的升高而加快，拟合得到的所有L值均大于5，保证了扩散过程为动力学控制过程。中孔对扩散起到促进作用，酸对扩散起抑制作用，当二者相互竞争时，酸的抑制作用占主导地位。