为有效解决重油组分在催化剂孔道内扩散阻力过大、重金属杂质沉积和结焦而导致的催化剂活性下降或失活等问题,开发在石油化工等行业广泛使用的具有大孔容和高比表面的微-介-大孔γ-Al₂O₃载体具有重要的理论意义和实际应用价值。因此本论文利用不同的合成方法制备了一系列大孔容、大孔径、高比表面积的多级孔γ-Al₂O₃载体、微-纳分级结构的γ-Al₂O₃载体及其钛铝复合载体,并且研究了不同孔结构的γ-Al₂O₃的吸附扩散性能及其在长链烷烃脱氢催化剂中的应用。采用化学沉淀法的制备了多级孔γ-Al₂O₃,并用正交设计方法对制备工艺进行优化,得到的多级孔γ-Al₂O₃的平均孔径、孔容和比表面积分别达到22.6 nm,1.59 cm³/g,301.1 m²/g。为解决大孔比例少（尤其是>300 nm以上的孔）和孔径分布宽的问题,然后采用碳酸铝铵法对γ-Al₂O₃前驱体的结构进行了重建,使前驱体中AACH的比例增加,无定形的AlOOH减少,制备了介孔分布比较集中、大孔分布较宽的多级孔氧化铝,平均孔径、孔容和比表面积分别达到33.9 nm,2.17cm³/g,284.6 m²/g,使大孔孔径和大孔比例大幅增加,但仍然存在大孔分布太宽的问题。因此进一步采用碳酸铝铵法对氧化铝的结构进行了重建,由于“记忆效应”,无定形的氧化铝在碳酸氢铵中经重新溶解-沉淀过程,生成了大量AACH前驱体,制备的γ-Al₂O₃出现了多个孔径分布,孔径分布相对比较集中,在6.9nm,80.6 nm,3152 nm附近都有孔径分布峰,另外在22μm也有一个小的孔径分布峰。两种重建方法都经历了部分溶解-沉淀的过程,因此都改变了一次粒子的堆积方式。平均孔径、孔容和比表面积分别达到22.4 nm,1.95 cm³/g,322.5 m²/g。采用模板法、水热法和原位合成法制备了多种形貌的微-纳分级结构的γ-Al₂O₃。首先,采用无皂乳液聚合法制备了单分散的亚微米级聚苯乙烯（PS）微球。然后采用三种方法合成了多级孔γ-Al₂O₃:1)以PS乳液和PS胶体晶体为大孔模板,模板法制备了具有丰富大孔孔道和具有规整孔道结构的多级孔氧化铝;2)以PS乳液为分散剂,沉淀法原位合成了多种形貌的多级孔氧化铝;3)采用水热法合成了中空花状氧化铝。表征结果说明,上述各载体均具有介孔-大孔多级孔结构。TiO₂的可还原性以及与活性组分间能够形成强相互作用,可以提高在脱氢方面的催化性能。本论文采用浸渍法和共沉淀法,分别以TiO₂的负载量为5%、10%、15%,对以上合成的多级孔γ-Al₂O₃进行了改性,制备了TiO₂-Al₂O₃复合载体。CO脉冲吸附、H₂-TPR、NH3-TPD等表征结果表明浸渍法制备的复合载体对氧化铝基载体的孔结构性质影响小,且TiO₂在氧化铝表面的分散性很好。TiO₂-Al₂O₃复合载体的表面的酸强度和酸性分布基本保持不变,对于不同孔结构的载体,负载TiO₂后,复合载体并没有明显改变基载体的表面酸性质。采用以上不同方法合成的多级孔Al₂O₃及复合TiO₂-Al₂O₃作物载体,制备了一系列长链烷烃脱氢催化剂,用固定床测试其对长链烷烃的催化脱氢性能。研究结果表明孔径分布对脱氢性能影响最大,具有大、小孔并且孔径分布集中的C4和C8载体表现出良好的脱氢性能;其次,具有贯通的大孔径的分布对脱氢稳定性有利,尤其是微米级的大孔,利于金属位积碳物质的迁移。对于钛铝复合物为载体制备的长链烷烃脱氢催化剂,当负载量较少（5%TiO₂）时,Pt-Sn-TiO₂和Pt-Sn-Al₂O₃间的相互作用都较强,形成稳定的Pt-Sn-TiO₂-Al₂O₃结构,这种相互作用改变了催化剂的还原性质,促进了催化剂表面Pt的分散,有助于提高Pt的热稳定性。同时,TiO₂的加入也对Sn的状态产生影响,抑制了Sn氧化物的还原,这些因素都有利于提高催化剂的脱氢性能。当负载量继续增加（10%或15%）时,由于SMSI（Strong-Metal-Support-Interaction）效应,Pt-Sn-TiO₂间的相互作用增强,使Pt-Sn-Al₂O₃间的相互作用迅速减弱,稳定的Pt-Sn-TiO₂-Al₂O₃结构被破坏,并易发生氢反溢流现象,使Pt的活性降低。经5%TiO₂载体改性的催化剂均表现出良好的脱氢性能。在以上催化剂中,Cat-C3-10PS-5Ti表现出优异的初始活性（15.06%）,但稳定性较低（26.78%）;Cat-C4-5Ti和Cat-C3-20PS-5Ti表现出了良好的初始活性（14.97%和14.01%）和稳定性（18.81%和19.53%）,两者的稳定性略低于工业氧化铝制备的催化剂的稳定性（18.20%）,而初始活性明显高于工业氧化铝制备的催化剂（13.57%）。