ZSM-5分子筛因具有独特的骨架结构及催化性能,广泛应用于石油化工领域。但是常规方法合成的ZSM-5分子筛孔径仅为0.5 nm左右,对于大分子参与的反应过程,小尺寸的孔道结构限制了传质进行,导致催化剂活性急剧下降并容易诱发积碳的形成,设计及合成含有介孔的多级孔分子筛显得尤为重要。本文针对ZSM-5分子筛,开发了多种孔道及结构多级化的方法,以期改善大分子反应底物的传质性能,并提高催化材料的稳定性能,简化操作步骤,降低生产成本,推动多级孔催化材料的工业化进程,具体进行了以下五个部分的研究：第一部分,我们首次以哌啶为模板剂,在活性晶种及碱金属离子辅助晶化的条件下合成了硅铝比在15-500范围内可调、粒径尺寸在1-2 μm之间的ZSM-5分子筛,然后对ZSM-5分子筛进行碱溶硅处理,发现在NaOH溶液中添加廉价的哌啶可以对分子筛骨架起到保护性的作用,由于哌啶分子可以进入分子筛微孔孔道,和季铵盐阳离子TPA+或TBA+遵循不一样的保护性溶硅机理,ZSM-5分子筛和哌啶在分子尺度具有相互识别作用,在溶硅过程中哌啶像“游走的守卫兵”保护分子筛的骨架。与微孔ZSM-5相比,介孔ZSM-5缩短了分子扩散路径并减少了氢转移反应,在正己烷催化裂化反应中提高了丙烯收率并延长使用寿命。此研究为保护性溶硅提供新的理论,并有效地解决了该过程高成本的问题。第二部分,针对制备核壳结构材料过程中外添加硅源带来的高成本问题以及微孔核层扩散受限问题,我们巧妙地将碱性溶硅和自组装过程相结合,在无外加硅源的情况下制备出具有介孔-微孔-介孔三级孔道的核壳结构材料MZ@MSA。首先,ZSM-5分子筛的骨架Si原子或Al原子在碱性条件下脱落形成介孔ZSM-5,然后在溶液中添加三嵌段共聚物P123,并调节pH至弱酸性,那么脱除的Si、Al原子在介孔ZSM-5表面自组装为介孔SiO2形成核壳材料,通过多种表征手段确认材料含有三级孔道,分别为ZSM-5分子筛的微孔孔道(0.56 nm),碱溶硅引入的介孔孔道(5-50 nm)以及壳层SiO2的有序介孔孔道(6 nm),壳层厚度可以通过调节碱溶硅条件在60-300 nm范围内可变。因壳层含有A1原子,材料表现出梯度酸性的特点和良好的水热稳定性。最后通过浸渍法将Pt纳米粒子负载在壳层制备双功能材料Pt/MZ@MSA,在正十六烷裂解反应中表现出较高的转化率及对汽油组分的选择性,此研究为其他类型多级孔核壳材料的制备提供新思路。第三部分,针对负载金属型催化剂制备过程复杂及催化过程传质受限的问题,我们首次采用“碱辅助化学选择性反应”的方法在ZSM-5分子筛外面生长一层花瓣状Ni3Si2O5(OH)4, Ni3Si2O5(OH)4经高温分解及还原后在原位形成高活性的Ni纳米粒子和Si02,花瓣状Si02堆积形成5-30 nm介孔,Ni纳米粒子均匀分布在花瓣状Si02表面,犹如“沙滩上的钻石”。双功能材料中Ni纳米粒子粒径较小(5-6 nm),负载量较高(30.4 wt%),分散度较高(5.0%),和Si02基底形成独特的“三明治夹心结构”,具有良好的抗烧结及抗流失性能,材料在催化油脂一步加氢制柴油反应中表现出优异的活性。该方法普适性较好,已经成功制备了Ni/ZSM-5, Ni/MOR, Ni/Beta, Ni/HY, Ni/MCM-22, Cu/ZSM-5和Co/ZSM-5,为制备酸-金属双功能材料提供一种全新的方法。第四部分,采用新型水热方法制备了多级孔Co/ZSM-5,Co2+与分子筛表面的SiO2在碱性溶液中反应生成Co3(Si2O5)2(OH)2,然后再高温条件下原位分解并还原形成单质Co和花瓣状SiO2。花瓣状SiO2薄片交织形成介孔,当Co的负载量为30.0 wt%时,介孔孔容及介孔比表面积分别为0.37 cm3 g-1和203 m2g-1。由于具有独特的多级孔核壳结构,材料在催化费托合成以及乙酰丙酸乙酯一锅法制备戊酸乙酯反应中表现出较好的催化活性及循环使用性。尤其在后者反应中使用Co/ZSM-5作为催化剂为首次报道,在250℃反应6h之后,乙酰丙酸乙酯转化率为100%,戊酸乙酯选择性达到了78%。第五部分,针对酸碱双功能催化剂活性易流失及堵孔的问题,开发了一种新型制备方法。通过Mg2+和SiO2之间的化学反应,在ZSM-5分子筛外表面原位生长一层花瓣状Mg3Si4O9(OH)4制备成核壳结构材料MgSiO2/ZSM-5,其中ZSM-5含有酸性催化活性中心,Mg3Si4O9(OH)4含有碱性催化活性中心,酸碱中心数量分别为0.38 mmol g-1及0.25 mmol g-1。与浸渍法制备的IM-MgO/ZSM-5相比,材料壳层含有大量的2-20 nm之间的介孔,其中介孔孔容为0.26 cm3 g-1,介孔比表面积为193 m2 g-1,在催化脱缩醛-克氏缩合串联式反应中表现出较高的催化活性及良好的循环使用性。