沸石分子筛作为一种结晶微孔固体是众多无机材料中非常重要的一类,因为其已经实现了与我们日常生活息息相关的包括作为催化剂、吸附剂和离子交换剂等众多的应用领域。合成技术的进步在扩展经典的硅铝酸盐沸石分子筛到新的独特的骨架类型、组成成分、物理化学性质等方面发挥着宝贵的作用,激励着创新的发展。合成硅铝酸盐沸石材料由于具有高度结晶的骨架结构、明确且高度有序的微孔孔道/笼系统、可调的骨架成分和优异的水热/热稳定性,因此长期以来被用作原油精炼和石化生产等大型工业重要过程的常用产品。近些年来随着科学技术和合成方法的进步,沸石材料的应用已经扩展到用于加工由煤或天然气制取甲醇、环保行业、以及包括光学、电子和医学领域在内的一些先进应用。然而,在可再生能源方面的应用,如催化转化生物质到燃料和化学品等方面,沸石分子筛材料面临着更难的挑战和更严格的要求,即它们应该拥有高度的结构完整性和更少的骨架缺陷,以便于它们能够在恶劣的溶液环境中应用。因此,沸石分子筛材料的合成化学有待进一步提升和发展。MFI型沸石分子筛作为众所周知的三维结晶微孔硅铝酸盐材料,是学术界和工业界的明星材料,得到了众多科研从事者们的青睐,可以分为纯硅类型即silicalite-1和含铝的对应物ZSM-5,以及在实际应用中非常重要的包含金属的如钛硅分子筛（TS-1）。之所以能够受到重点关注是由于其在很多领域已经实现了很好的应用,其中包括用于分离气体或者液体、合成精细化学品、一步法生产苯酚、空间研究和用作固体酸催化剂等等方面。为了扩展其应用领域范围,有关合成具有可控的晶体形貌、孔道结构和表面酸性的MFI型沸石分子筛的合成方法有待开发和进一步深入研究。沸石分子筛合成化学中的一个重大突破发生在当矿化剂氢氧根离子被氟离子取代之时,这一历史性的创新使得沸石分子筛在中性条件下的合成成为可能。Flanigen和Patton首创以及后来的Guth和Kessler教授通过这种“非碱性”的路线发展了包括硅铝酸盐、磷铝酸盐和镓磷酸盐在内的合成。使用氟离子作为矿化剂代替传统情况下使用的氢氧根离子具有如下列举的众多优势:a.合成过程中形成的亚稳相较少,意味着能够更简便高效地得到所需的沸石相;b.能够合成在碱性条件下无法获得的材料,如具有20元环的镓磷酸盐cloverite;c.相较于碱性条件下的合成而言,氟离子路线能够得到包含更少骨架缺陷的大晶体,可用于作为值得关注的模型宿主材料（用于吸附或扩散研究）;d.中性/酸性媒介能够实现在碱性媒介中容易形成难溶沉淀物的骨架杂原子的引入,如Co+,Fe3+,Ti4+等;e.可用于直接形成NH4型材料,而不是传统碱性条件下得到的Na型材料,无需重复多次的离子交换步骤,只需要简单的煅烧过程即可实现模板剂的脱除,获得具有布朗斯特酸性的H型材料。发展沸石分子筛在酸性媒介中的合成十分必要,因为许多吸附和催化应用需要可以预先确定晶体尺寸和表面化学的沸石分子筛材料。基于以上考虑,我们在酸性条件下就MFI型沸石分子筛的合成与性能研究方面进行了以下研究工作:1.通过对气相二氧化硅（白炭黑）的等电点的测定（p HIEP=2.0-2.2）,同时考虑到沸石分子筛形成的原则即基于带有负电荷的硅铝酸盐前驱体和带有正电荷的模板剂物质之间的静电相互作用,我们首次在不加任何晶种的条件下实现了p H介于2-5范围内高硅和纯硅MFI型沸石分子筛的合成,因此成功将高硅沸石分子筛的合成拓展到了酸性反应媒介。我们还探究了不同硅源和不同的硅铝比对于酸性条件下MFI型沸石分子筛结晶的影响,发现在正硅酸乙酯、白炭黑、硅溶胶Ludox AS-40和硅酸这4种硅源中,只有采用硅酸作为硅源进行合成时得到的产物结晶度不高,其他3种硅源均能通过160℃、13天的水热处理得到高度结晶的MFI型沸石分子筛产物;另外通过使用设计的一系列具有不同硅铝比的反应前驱体进行合成后,得出只有在反应前驱体硅铝比大于150的情况下才能得到高度结晶的产物的结论,说明过量铝的存在对该反应体系而言是不利的;2.考虑到氟媒介合成中由于沸石分子筛的成核和生长速率都比传统的碱性氢氧根媒介中的慢,因此造成一个常见的问题就是结晶周期长、得到的晶体尺寸比较大,从而在实际应用中会面临扩散路径长等问题,因此我们想到向体系中引入高度结晶的晶种（silicalite-1）和有机促进剂（NMP）的方法来加速结晶和减小晶体尺寸,通过设计向硅铝比为300的MFI型沸石分子筛反应前驱体的合成体系中加入不同量的晶种发现只需要通过160℃、6天的晶化处理即可得到高度结晶的产物,另外随晶种量的逐渐增加,产物的晶体尺寸明显减小,同时在不同量NMP添加的实验中发现当n NMP/n Si O2=0.5时能够比原有体系在相同的温度条件下提前4天达到完全结晶的效果;另外我们还对碱金属阳离子盐（Na Cl和KCl）的加入对于酸性体系中MFI型沸石分子筛结晶的影响做了一定的探究,发现碱金属阳离子会通过改变反应溶液的离子强度而扰乱结晶的正常进行,从而给结晶带来不利影响;3.利用4种具有不同硅铝比的合成硅铝酸盐沸石分子筛（H-β,NH4-ferrierite,H-mordenite和H-Y）代替传统的无定形的硅源和铝源作为原料在酸性条件下进行沸石之间的转晶合成（T=160℃,t=6 days）从而达到在酸性条件下获得含铝的MFI型沸石分子筛的目的。通过母体沸石分子筛在水热合成过程中经过溶解保留的部分有序的骨架片段,降低稳定的氟铝酸盐复合物的生成,从而提高沸石骨架中铝的引入。打破了长期存在的氟媒介中只能得到高硅甚至是纯硅沸石材料的限制,为得到包含具有催化活性的布朗斯特酸性位点的其他沸石分子筛材料提供了一种简单高效的方法。