分子筛材料具有规则的孔道结构,由于其较高的比表面积,独特的催化择形性,可调控的酸性以及较强的热稳定性/水热稳定性,在催化、吸附、分离等应用领域一直占据着极为重要的地位。其中,具有三维十二元环孔道结构的*BEA型分子筛（Beta分子筛）和二维十元环交叉孔道的MFI型分子筛（如ZSM-5分子筛）作为两种重要的工业催化剂,不仅被广泛应用于传统石油化工方面,在生物质转化和环境化学等可持续发展领域也发挥着十分重要的作用。富铝Beta分子筛可催化乳酸高效转化制备丙交酯,进一步用于生产生物可降解的聚乳酸,而高硅Beta分子筛在催化甲醇制丙烯（MTP）、气体分离及挥发性有机物（VOCs）吸附等方面也展现出优异的性能。纳米和多级孔分子筛由于具有较大的比表面积和较短的扩散路径,可以显著提升分子筛的催化和吸附效率。然而,目前高硅Beta分子筛的合成普遍存在晶体尺寸大（＞1μm）和Si/Al范围受到限制（Si/Al＜300）的问题,因此,在保证Beta分子筛纳米尺寸的同时,进一步拓展Si/Al范围,是一项极具挑战且亟待解决的课题。采用无溶剂路线制备Beta分子筛,可以减少溶剂和模板剂用量,降低合成成本、减少污染物,但所制备样品的均匀性和孔性质较差,不利于其催化应用。因此,开发一种基于固相原料制备高度分散的纳米或多级孔分子筛的新策略,将有助于实现高性能分子筛的绿色化合成,并实现其在高效催化转化和吸附分离方面的应用。另一方面,分子筛负载金属活性中心可以构筑高效的多功能催化材料。近年来,MFI型分子筛已逐渐发展成为限域金属活性中心（如金属单原子、金属簇和金属纳米颗粒）的理想载体,其中,MFI分子筛负载金属Ni用于催化甲烷干气重整制合成气（DRM）的研究被大量报道,但目前该类催化剂的催化稳定性普遍较低,通过调整分子筛结构和优化金属负载方式,增强金属–载体间相互作用,有望提升催化剂的甲烷干气重整性能,对资源高效利用和环境保护具有重大意义。本论文主要围绕纳米/多级孔*BEA和MFI型分子筛的合成策略开发和性能优化展开研究。发展了基于微波辅助水热合成法和基于固相原料的蒸汽辅助合成策略,分别制备了纳米高硅Beta分子筛和纳米多级孔Beta/ZSM-5分子筛,在催化MTP反应、VOCs吸附及催化乳酸转化制丙交酯中展现出优异的性能。此外,采用乙醇辅助浸渍法,将金属分散于纯硅MFI分子筛Silicalite-1中,制备得到纳米Ni@S-1分子筛,在甲烷干气重整反应中展现出较高的催化稳定性。论文揭示了纳米高硅/多级孔Beta分子筛的晶化机理,建立了Ni物种的尺寸及分布与其催化活性间的构效关系。本论文为高性能*BEA分子筛及负载Ni的MFI分子筛的设计合成与性能优化提供了一定的借鉴与指导。本论文取得的主要成果如下:1.采用微波辅助水热晶化策略,制备了一系列纳米Beta分子筛（Si/Al=9–∞）。一方面,在保证分子筛纳米尺寸（25–100 nm）的同时,实现了快速合成宽Si/Al范围（Si/Al=9–338）的Beta分子筛,其合成时间仅需10–14 h,相比之下,常规水热合成法通常至少需要96 h;另一方面,首次在无氟、无晶种水热条件下成功制备出纯硅Beta分子筛,其晶体尺寸为180 nm。该方法制备的纳米高硅/纯硅Beta分子筛在MTP反应和VOCs吸附中均展现出优异的性能。结合X-射线粉末衍射、透射电镜和电子顺磁共振等表征技术,揭示了微波辐射在纳米高硅Beta分子筛合成中的关键作用:微波辐射有利于快速加热前驱体悬浮液促进成核,从而增加成核位点数量,减小晶体尺寸;同时,首次证明了微波辐射下会诱导羟基自由基产生,促进成核阶段Si–O–Si键的键合,进而提高分子筛Si/Al。本论文首次研究了微波辐射对合成高硅分子筛的作用机制,为纳米高硅Beta分子筛的合成开辟了一条新的途径,也为合成其他结构类型的纳米高硅分子筛提供了一定的借鉴。2.基于机械球磨混合的固相原料,采用蒸汽辅助晶化策略,制备出Si/Al范围为10–40的高度分散的纳米多级孔Beta分子筛。所制备分子筛呈现由均匀纳米颗粒（～15 nm）组装而成的类桑葚状晶体结构,晶体尺寸约为200 nm,且分子筛中含有丰富的颗粒内连通介孔（6–15 nm）结构。由此制备的纳米多级孔Beta分子筛,在催化乳酸转化制丙交酯反应中展现出优异的催化活性和循环稳定性。结合低压高分辨扫描电镜、高分辨透射电镜和X-射线粉末衍射等表征技术,探究了纳米多级孔Beta分子筛的结晶过程和介孔演变机制。结果表明,机械球磨下固相原料的充分混合和蒸汽条件下固体混合物的良好迁移是构建均匀纳米颗粒和颗粒内连通介孔的关键因素。进一步,该合成策略被拓展到制备纳米多级孔ZSM-5分子筛中。与传统蒸汽辅助法相比,该策略具有简单、成本低的特点,而相比于无溶剂路线,该策略制备的样品具有更高的分散性和均一性,为简单、经济高效地合成纳米多级孔分子筛提供了一种绿色合成新方法。3.选取纳米纯硅MFI分子筛Silicalite-1为载体,采用乙醇辅助浸渍法,制备了Ni纳米颗粒高度分散的Ni@S-1催化剂。相比于沉积沉淀法制备的Ni/S-1催化剂,Ni@S-1中Ni纳米颗粒尺寸更小,分散更均匀,其在催化甲烷干气重整反应中展现出优异的催化活性和催化稳定性,持续反应200 h后甲烷和二氧化碳的转化率仍然可以达到89%和94%,催化性能优于大多数已报道的Ni基分子筛催化剂和其他Ni基催化剂。结合X-射线粉末衍射、扫描透射电镜、H2程序升温还原、拉曼光谱等表征技术,探究了Silicalite-1分子筛中Ni纳米颗粒的尺寸及分布与其催化性能的构效关系。结果表明,Ni纳米颗粒被均匀地封装在Silicalite-1分子筛中,且纳米颗粒尺寸较小（1.5 nm）,反应后Ni纳米颗粒尺寸略微增加至2.5 nm,但仍保持均匀分散状态。Ni活性物种与分子筛之间较强的金属–载体间相互作用使得Ni@S-1催化剂在甲烷干气重整反应中具有优异的抗烧结和抗积碳特性。该工作为合成高性能Ni基分子筛催化剂提供了一定的借鉴。