丙烯是一种重要的基础化工原料,广泛用于生产合成塑料、纤维、橡胶以及聚丙烯、丙烯酸等一些精细化工品。近年来,受下游衍生品市场的驱动,丙烯需求量逐年增加。目前丙烯主要是通过传统的重油蒸汽裂解和石脑油催化裂化生产,但是由于世界石油市场的不稳定性以及我国多煤少油少气的能源结构,开发非石油路线制取丙烯至关重要。甲醇制丙烯（Methanol-to-Propylene,MTP）承接成熟的煤制甲醇（Coal-to-Methanol,CTM）工艺,既能够实现煤炭资源的清洁利用又能够实现丙烯增产,从而受到广泛的关注。ZSM-5沸石因其独特的孔道结构和可调节酸催化活性中心成为MTP反应的首选催化剂。但是由于传统ZSM-5沸石单一孔道结构引起的扩散限制、过高酸密度导致的副反应以及沸石骨架内部酸位点定向分布对MTP反应路径的影响,使其在工业生产中存在丙烯选择性低、催化寿命短等问题。因此为进一步改善ZSM-5沸石在MTP反应中的催化性能,如何对其孔结构和酸催化活性位点进行优化设计成为当前的研究热点。在干凝胶蒸汽辅助晶化法（SAC）制备具有高硅（Si/Al=200）的微/介孔多级结构ZSM-5沸石的研究基础上,本课题围绕杂原子掺杂调控ZSM-5沸石的酸性质（空间分布、酸类型）及MTP催化性能展开研究。主要内容如下:（1）利用B掺杂工艺实现高硅铝比（Si/Al=200）多级结构ZSM-5沸石骨架Al分布的调控。利用XRD、N₂吸附/脱附等温线、ICP、SEM、TEM、FT-IR以及²⁷Al和²⁹Si固体核磁等表征手段,综合考察B掺杂量的改变与脱B处理对材料的结晶性、孔结构、颗粒形貌、酸性质及MTP催化性能的影响。结果表明,B掺杂量的改变与脱B处理对ZSM-5沸石的晶体结构完整性、微/介孔多级结构、颗粒形貌、强酸性质没有显著的影响。1-己烯裂解探针反应的性能差异表明,对于Si/Al=200的ZSM-5沸石,B/Al比增加至7或9时,沸石的骨架Al集中分布在空间狭窄的直孔道和正弦孔道内部。在甲醇重时空速为2.8 h^-1,反应温度为450℃的反应条件下,相较于骨架Al集中分布在空间较大的孔道交叉位的B₀-HSZ和B₃-HSZ样品,B₇-HSZ和B₉-HSZ样品的MTP催化性能得到显著提升,其丙烯选择性分别为49.3%和48.9%,催化寿命(t₉₀)为88 h和91 h。综合以上结果证明,在MFI型沸石的合成过程中,B、Al竞争掺杂能够有效地实现高硅ZSM-5沸石骨架Al分布的调控,从而实现MTP催化性能提升。（2）利用Ti掺杂实现ZSM-5沸石B&L酸位点调控。重点考察Ti掺杂对于ZSM-5沸石结晶度、孔结构性质、颗粒形貌、酸性质以及MTP催化性能的影响。结果表明,Al原子和Ti原子都成功进入ZSM-5沸石骨架,以四配位骨架Al、Ti形式存在。由于Ti和Al原子进入MFI型沸石的电荷失衡和亲/疏水性的差异,Ti₀-HSZ由表面粗糙的亚微米粒子组成,而Ti₂-HSZ和Ti₄-HSZ样品内部亚微米粒子和纳米粒子同时存在。由于纳米粒子堆积产生的晶间介孔,Ti₂-HSZ和Ti₄-HSZ的介孔孔容相对增大。Ti_x-HSZ样品具有相似的B酸密度,L酸密度随Ti原子掺杂而增加。MTP反应结果表明,在甲醇重时空速为2.8 h^-1,反应温度为450℃的反应条件下,Ti₄-HSZ表现出最长的催化寿命(t₉₀)为70 h,这主要得益于Ti原子进入ZSM-5沸石骨架内部产生的合适的B/L酸密度。