随着环境污染的不断加剧与生物质能源的逐步开发，生物柴油副产物甘油成为新的研究热点。将粗甘油芳构化来选择性生产高附加值芳烃可以有效提高生物柴油及生物质产业链的利润。然而，由于甘油分子直径接近通常芳构化反应所采用的HZSM-5分子筛微孔孔径，这使得甘油芳构化反应极易失活，且芳烃收率较低。针对上述问题，我们分别从HZSM-5分子筛载体改性及引入活性金属两方面着手，从而制备适合于甘油的高活性、高选择性、长寿命的醇类芳构化催化剂，并通过研究甘油芳构化过程中产物的组成及分布与催化剂的成分、结构、形貌、孔道、酸性的内在联系，解析甘油芳构化反应的路径与催化剂的催化及失活机制，主要研究内容和结果如下:　　1.甘油在HZSM-5催化下的芳构化反应主要有两条路径:一条是液相路线，即甘油脱水产物经过羟醛缩合生成芳烃，此时甘油中的O以H2O的形式脱除，另一条是气相路线，即甘油脱水产物经裂解、脱羧基、脱羰基及脱氧等反应生成烯烃，接着烯烃再经过聚合、环化、氢转移等反应生成芳烃，此时甘油中的O以CO或CO2的形式脱除。　　2.溶剂类型、甘油含量、温度、空速及催化剂HZSM-5的硅铝比等条件通过影响芳构化过程中甘油反应路径来影响芳烃产物分布及催化剂的稳定性。　　3.在所有引入的芳构化活性金属中，1.1 atomic％ Sn/HZSM-5具有最优的芳构化性能，芳烃碳收率由35.6％增加至44.6％，其中BTX碳收率由24.6％提高到31.2％，催化剂的使用寿命也由5h延长至9h。Sn的引入促进了催化甘油脱氧，使得甘油中的C更容易转化为BTX芳烃，同时引入的Sn也在一定程度上治愈了HZSM-5的端羟基硅醇结构缺陷，避免结焦前驱体在此停留并聚合，从而减缓了结焦速率。　　4.将具有脱氢活性的Zn通过原子层沉积技术以薄膜的形式引入到Sn/HZSM-5中，不仅能进一步提高芳烃收率，同时也可以防止分子筛骨架在芳构化过程中遭受水蒸气侵蚀脱铝而发生不可逆失活。随着ZnO沉积循环数的增加，其催化甘油芳构化性能先增加后降低，在ZnO沉积循环数达20时，Sn纳米颗粒、ZnO膜及HZSM-5分子筛载体的协同芳构化性能最强，此时芳烃总碳收率为50.9％，BTX碳收率达35.6％，催化剂的寿命进一步延长至10.5h。当ZnO沉积数达40时，形成的ZnO膜完全覆盖Sn颗粒，此时Sn无法参与芳构化过程。相比浸渍法，ALD法引入的Zn的芳构化催化性能（包括芳烃收率及催化剂稳定性）更高，这是因为ALD法引入的Zn活性位点以(ZnOH)+与多核氧化锌纳米晶形式存在，其协同脱氢效率要远高于浸渍法引入的Zn位点。此外，ALD法引入的Zn在进一步治愈分子筛端羟基硅醇缺陷的同时也加强了Sn与HZSM-5载体的相互作用，使其在芳构化过程中不易被还原，从而提高了稳定性。　　5.TMG及TPAOH对HZSM-5骨架具有保护作用，可以在引入一定量晶间介孔的前提下有效防止分子筛的深度脱硅及脱铝。适宜浓度的NaOH或CH3ONa脱硅处理后，HZSM-5分子筛中不仅引入了类似TPAOH或TMG处理后产生的孔径为6～16nm的晶间介孔，还引入了大量的孔径为3～5nm范围的晶间介孔，而这些较小孔径的晶间介孔具有更好的BTX芳烃择形效果及更长的催化剂使用稳定性。但浓度过高的NaOH或CH3ONa脱硅处理后，会造成沸石骨架的坍塌，将HZSM-5的微介孔双模结构进一步发展为不具微孔择形性的晶间介孔乃至大孔，从而造成芳烃收率显著减少，同时使用寿命显著降低。先脱铝再脱硅的HZSM-5引入了更多的孔径为3～16nm以上的介孔，同时强酸位点量显著降低，导致芳构化收率略有降低，但催化剂寿命显著延长。而先脱硅再脱铝的HZSM-5则由于脱铝过程会破坏脱硅后生成的晶间介孔，导致介孔、微孔数量均减少，同时酸性位点量也进一步降低，从而芳烃收率与催化剂使用寿命均降低。　　6.负载Sn、Zn后的微介孔HZSM-5分子筛的芳烃碳收率由35.6％增加至59.6％，其中BTX碳收率由24.6％提高至30.9％，寿命也有5h延长至20.5h。为进一步提高BTX选择性，使用SiO2在不影响HZSM-5内部孔道结构的前提下选择性地钝化孔口及外表面的酸性位点。当沉积的SiO2质量含量为3％时，可以最大化钝化外表面及介孔内不利于择形反应的酸性位点而不影响其微孔孔道，此时芳烃总收率为55.7％，其中BTX碳收率39.7％，寿命进一步延长至23h。此时，催化剂的失活主要由结焦引起，不发生脱铝及金属流失等不可逆失活，再生后其催化活性能完全恢复。