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石油资源是现代工业和交通运输业的主要能源。随着全球石油储量的下降以及石油重质化、劣质化趋势的日益加重,提高石油产品利用率,减少其使用带来的环境污染物排放已迫在眉睫。加氢处理工艺,比如正构烷烃加氢异构化反应,可以用来生产高辛烷值汽油、低凝点柴油和高粘度指数的润滑油,而加氢脱硫（HDS）技术可以脱除燃料油中的含硫组分获得清洁的燃油。这两个反应是石油工业中保障清洁、高效的燃料油生产的重要催化过程。开发高效和低成本的催化剂是加氢异构化和加氢脱硫工艺技术提档升级的关键。贵金属基催化剂是加氢异构化和加氢脱硫反应中常用的催化材料,但是其大规模使用受到贵金属储量有限、价格昂贵的限制。提高贵金属利用率以减少其用量,或利用过渡金属替代贵金属,是降低催化剂成本的两种常用途径。基于以上分析,本论文致力于发展提高贵金属利用效率以及开发高效的非贵金属催化剂的方法,通过尺寸控制、电子结构调控等方法获得低成本、高效的催化材料。主要的研究内容如下:1.合成铂簇可暴露更多的活性位,从而提升铂的催化效率,降低贵金属用量和催化剂成本,但是合成1 nm的Pt簇仍是一个挑战。我们基于“真空辅助”策略,将Pt前驱体固定在分子筛孔口位置。利用孔口的限域效应,经还原获得SAPO-11分子筛（S-11）锚定的高分散的Pt簇（尺寸约为1 nm）。高度分散的Pt簇不仅暴露丰富的活性位点,而且有利于金属位点和酸性位点的接触,促进两者的协同。S-11分子筛负载微量的Pt簇（0.15 wt.%）在正十六烷(n-C16)加氢异构化反应中表现出优异的催化性能,C16异构体收率高达89.0%,远高于通常浸渍法制备I-0.15Pt/S-11催化剂以及商用C-0.5 Pt/S-11催化剂（最大异构体收率约为80%）。此外,V-Pt/S-11催化剂对直馏柴油也具有良好的加氢异构化效果。2.过渡金属Ni与Pt同族,是非常有潜力的非贵金属加氢异构化催化材料。由于自身电子结构特性和较大的尺寸,金属Ni可导致正构烷烃的C-C键氢解,不利于加氢异构化性能的发挥。我们基于“真空辅助”的策略,在S-11分子筛表面构建了小尺寸的“Ni-Mo Ox”结构单元。两者的相互作用导致电子由Mo Ox物种向金属Ni转移,增加了Ni的d带中心电子密度,增强了Ni位点上H的活化和脱附能力。此外,Mo Ox与载体强的相互作用,使得“Ni-Mo Ox”结构单元中的Ni粒子尺寸较小,从而暴露出更多表面活性位点。在优化的条件下,3.0 Ni-0.5 Mo/S-11催化剂表现出与0.5 Pt/S-11催化剂接近的异构化性能和相似的异构化/裂化机制,最佳异构体收率高达81.4%,远远优于单金属Ni基催化剂和文献中报道的非贵金属基催化剂。3.Ni-Mo双金属基体系中Ni对Mo物种电子结构的调控也能促进Mo物种的催化性能。比如利用Ni调节Mo S2的电子结构可以提升Mo S2的HDS性能,但是这种促进效应也和活性相的尺寸和硫化度有关。我们以磷钼酸(PMo12)为Mo源,以聚乙烯亚胺（PEI）为偶联剂,在PEI修饰的氧化石墨（GO）上锚定了高度分散的Mo源和Ni源。经过可控焙烧和硫化获得了石墨烯担载的、高分散的少层Ni-Mo硫化物催化剂（Ni-Mo-S/r GO-A）。PEI的锚定作用有效的抑制了金属组分在热处理过程中的迁移和聚集,从而形成小尺寸的硫化物;此外,石墨烯基底与金属物种间合适的相互作用,有利于活性相物种的充分硫化,硫化程度的提高促进了硫空位的形成。所制备的Ni-Mo-S/r GO-A催化剂在二苯并噻吩（DBT）的HDS反应中表现出优异的催化活性,其催化活性分别是浸渍法制备的催化剂（Ni-Mo-S/r GO-I）和商业氧化铝基催化剂（Ni-Mo-S/Al2O3）的1.7倍和4.3倍,是目前文献报道的性能最优的HDS催化剂。