沸石是微孔结晶型材料,具有可调的酸性、优异的孔道择形性和高水热稳定性,在催化及分离等方面有广泛应用。ZSM-5类沸石是甲醇制丙烯(MTP)反应的催化材料,然而其微孔结构容易积炭,导致其在MTP反应中的稳定性较低。在沸石中引入介孔或大孔结构,制备多级孔沸石,可显著改善扩散性能。近些年,研究者们开发了许多制备多级孔沸石的方法,主要包括后处理法和模板法。本论文通过碱处理调变ZSM-5的孔道结构和酸性,探究孔道结构和酸性变化对MTP反应性能的影响,通过优化碱处理方法制备高性能MTP催化剂。主要研究结果如下:通过碱处理调变ZSM-5的孔结构,研究孔结构变化对MTP催化性能的影响。以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂合成的ZSM-5外表面富铝,而内部富硅,且含有大量骨架缺陷。对其直接进行碱处理,晶体内部组分被选择性移除,而外表面组分的刻蚀程度较小,最终得到封闭的中空结构。在MTP反应中,中空ZSM-5的微孔外壳仍然不利于扩散,导致稳定性较碱处理前提高有限。通过NH4F改性调变铝配位状态,再经碱处理后可得到一系列具有不同多级孔结构的ZSM-5。在优化的处理条件下,成功引入均匀且贯通的介孔结构。在MTP反应中,具有均匀且贯通介孔结构的ZSM-5催化寿命是中空ZSM-5的3倍,同时丙烯选择性提高12%。通过碱处理调变ZSM-5的酸性,研究酸分布和酸量变化对MTP催化性能的影响。对于外表面富铝的ZSM-5,TPAOH处理选择性移除晶体内部富硅区域,被移除的硅在TPA+的导向作用下进行二次晶化,使硅重新分布,酸分布也发生改变。母体ZSM-5的外表面含有大量Bronsted酸,而中空ZSM-5的外表面几乎不含Bronsted酸。在MTP反应中,中空ZSM-5孔口处积炭反应减少,使催化寿命延长至母体的2倍;经NH4F改性后的ZSM-5,TPAOH处理同时脱硅和脱铝,被移除的硅和铝进行二次晶化,使硅铝重新分布,酸分布较母体更均匀。而且,NH4F-TPAOH联合处理得到介孔ZSM-5,扩散性能得到明显改善。在MTP反应中,具有均匀铝分布的介孔ZSM-5的催化寿命是母体的4倍。NaOH处理可调变ZSM-5的酸量,酸量变化规律与铝含量有关。经碱处理后,铝含量较高的样品的强酸量减少,而铝含量较低的样品的强酸量增加。铝含量不同的ZSM-5,经碱处理后,催化寿命均延长约2倍;而丙烯选择性与强酸量紧密相关,微孔和介孔ZSM-5的丙烯选择性均随强酸量增加而降低。优异的MTP催化剂兼具多级孔结构和适宜的酸量。然而适合碱处理造介孔的ZSM-5的Si/Al在25～50左右,处理得到的多级孔ZSM-5酸量较多,导致其丙烯选择性较低。高Si/Al ZSM-5经碱处理后的酸量适宜,但固体收率低于40%,同时碱处理产生大孔结构。采用碱处理硼硅MFI沸石(B-MFI)纳米团聚体时加入Al(NO3)3的方法,可得到由许多小空腔构成的肺泡状ZSM-5,总孔容达到1.28cm3/g,固体收率高于60%。与Silicalite-1(纯硅MFI沸石)相比,硼的加入有助于NaOH溶液中A13+插入沸石骨架,成为四配位骨架铝,使肺泡状ZSM-5具有适宜的酸量。在MTP反应中,其催化寿命是高Si/Al ZSM-5和多级孔ZSM-5的两倍多,同时丙烯选择性提高4%。在MTP反应中,高Si/A1(>300)ZSM-5的丙烯选择性非常高(>50%),但稳定性较差,少量活性位点被积炭覆盖后,即导致转化率和丙烯选择性大幅下降。反应过程中,在其转化率下降前引入新活性位点,可使其保持较高丙烯选择性的同时,提高催化稳定性。惰性Silicalite-1经AlCl3改性后产生优异的催化性能。通过NH3-TPD、27Al MAS NMR和OH-IR等证明,在反应过程中,不断有铝插入MFI沸石骨架,成为四配位骨架铝。通过调控反应过程中的原位铝迁移,制备了一系列高性能MTP催化剂。酸洗后的B-MFI沸石经AlCl3改性后,可保持100%转化率达360h,丙烯选择性稳定在50%以上,反应前期200h内,低碳烯烃选择性达到80%以上。Silicalite-1与Al2O3挤条成型并酸洗后,在MTP反应中可稳定运行437 h,丙烯选择性稳定在52%以上,丙烯选择性/乙烯选择性(P/E)为11。将原位铝迁移引入碱处理后的ZSM-5中,得到的催化剂在苛刻条件下可稳定运行968 h,丙烯选择性稳定在53%以上。