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无机多孔材料如今已广泛应用于日常生活及工业生产中,涉及催化、吸附、分离和离子交换等诸多领域。多级孔材料作为无机多孔材料中的重要一类,其内部含有两种或两种以上孔径的孔道,这种四通八达的丰富的孔道结构可以加快分子在多级孔材料当中的扩散速率,引起人们广泛的兴趣。多级孔材料已成为当前多孔材料研究领域中的热点之一。其中具有CHA拓扑结构的硅铝磷酸分子筛SAPO-34在甲醇制备烯烃(MTO)中因为其较高的双烯选择性而具有重要的工业应用价值。但是,传统的SAPO-34分子筛由于孔道单一,传质效果差,容易产生积碳且易快速失活,因此构建多级孔SAPO-34分子筛具有至关重要的意义。此外,在制备分子筛的体系中,模板剂通常是过量的,不能被完全利用,这一方面导致了原料资源的浪费,另一方面也造成了环境的污染。因此母液回收再利用成为一种节省成本、绿色、环境友好的合成方法。本论文首先开发了利用氢氟酸原位生长-刻蚀,一步合成出多级孔硅铝磷酸分子筛SAPO-34的方法。所制备的多级孔SAPO-34分子筛具有非常高的结晶度,类正方体中空结构的形貌及内部贯穿的100nm的平行大孔。大孔的形成过程可以通过扫描电镜捕捉到,我们发现这种多级孔SAPO-34分子筛形成的初期是由八个金字塔形的部分组成一个蝴蝶状的结构,最终形成完美的类似正方体的形状。我们分别通过N2吸附脱附,固体核磁,NH3-TPD等表征手段对这种多级孔SAPO-34分子筛的物理性质,原子配位状态及酸性进行了探究,并且跟踪了不同阶段分子筛的形成过程及物料组成和体系pH的变化。与传统的不加HF或少量HF存在生成的SAPO-34相比,这种分子筛具有非常高的微孔体积和较高的酸性强度,因此展现了优异的催化性能,乙烯和丙烯的选择性高达86%(400℃,WHSV=2h-1)。同时由于其具有多级孔的结构,大大延长了其催化寿命。与传统制备多级孔分子筛的方法相比,这种方法更简单、直接,分子筛的催化性能也得到大幅提高。并且我们与企业合作,已成功实现该多级孔SAPO-34分子筛100L的扩试合成。其次,我们在上一章工作的基础上,开发了一种通过母液循环再利用,制备多级孔硅铝磷酸分子筛SAPO-34的低成本“绿色”方法。我们分别通过氩气吸附/脱附,29Si MAS NMR和NH3-TPD表征手段对这种方法制备出的SAPO-34分子筛的物理吸附性质,骨架原子的化学环境和酸性进行了研究。与传统的SAPO-34分子筛相比,母液循环法制备出的多级孔SAPO-34分子筛仍然表现出优异的甲醇制烯烃(MTO)催化性能,同时也保持了较高的乙烯和丙烯选择性及较长的寿命。母液循环法操作简单,可以有效节约模板剂的使用量,增大成本效益,为工业催化剂的合成提供了一条绿色的合成路径。最后,我们采用了多种后处理的方法处理不同模板剂合成出的SAPO-34晶体,例如利用HF与NH4F混合溶液,对SAPO-34分子筛进行后处理,成功制备了多种不同形貌的多级孔SAPO-34分子筛,并发现不同模板剂合成的SAPO-34分子筛具有不同的缺陷及共生区域。同时也发现HF/NH4F的缓冲溶液对于不同模板剂合成出的SAPO-34分子筛具有普遍的适用性。然而,用HF/NH4F方法处理后的样品的结晶度有所下降,从而影响了其催化寿命的提升。通常催化剂寿命的降低往往会伴随着催化选择性的降低,但是在我们的实验中发现,与未经后处理的SAPO-34原样品相比,这种后处理的方法并没有降低催化选择性,反而提高了分子筛的双烯选择性,即提高了催化剂的催化性能。这些研究证明了这种后刻蚀的方法所制备的多级孔结构对于SAPO-34分子筛催化性能的改善具有重要作用,这对于我们进一步采用酸碱后处理法提高改进分子筛的催化性能具有重要的指导意义。