多级孔磷酸铝分子筛由于存在多种孔道结构,克服了单一孔道的限制,减少了传质阻力,使得反应物大分子能进入孔道内部,从而提高了催化性能,拓展了其在烷基化反应,异构化反应,氧化还原反应等催化领域的应用。本论文采用动态水热法合成了多级孔磷酸铝分子筛,考察了晶化条件、模板剂等因素对合成D-VPAO分子筛的影响,并将其作为催化剂用于以芳香烃氧化反应,评价其催化性能。采用ONIOM方法研究了VAPO-5分子筛催化氧化苯制备苯酚的反应机理。首先,以拟薄水铝、磷酸、偏钒酸铵为铝源、磷源和钒源,在含氟体系中,分别采用单模板剂和复合模板剂合成了磷酸铝分子筛,考察了动态晶化条件对D-VAPO-5分子筛结晶度和形貌的影响,并将其作为催化剂用于苯氧化制备苯酚反应。实验结果显示,采用复合模板剂（TEA和CTAB）合成的D-VAPO-5分子筛在苯氧化反应中的催化性能优于单一模板剂（TEA）合成的微孔W-VAPO-5分子筛。与静态法相比,动态法合成的D-VAPO-5分子筛具有更高的结晶度和更优的催化性能。在晶化温度为180°C,晶化时间为6 h,晶化转速为400 rpm的条件下,原料苯的转化率为27.7%,产物中苯酚的选择性为80.7%。接着,以不同的有机胺为模板剂,采用动态水热法合成了多级孔磷酸铝分子筛,考察模板剂对合成分子筛构型的影响,并以甲苯氧化反应为探针反应,评价不同构型D-VAPO分子筛的催化性能,考察反应条件、物质量等对甲苯氧化反应的影响。表征分析显示,以三乙胺、N,N二异丙基乙胺为模板剂合成的样品具有AFI构型;以二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺为模板剂合成的样品为AEL构型。催化性能实验结果显示,D-VAPO-5分子筛在甲苯氧化反应中的催化性能优于D-VAPO-11分子筛。当m（乙腈）:m（甲苯）为6,n（双氧水）:n（甲苯）为2:1,m（催化剂）:m（甲苯）为0.1:1,60°C下反应5 h,D-VAPO-5分子筛为催化剂,甲苯的转化率为24.1%,苯甲醛、苯甲醇、甲酚的选择性分别为32.1%、8.8%、27.4%。最后,采用ONIOM方法研究了VAPO-5分子筛催化氧化苯制备苯酚的反应机理,对反应过程中的过渡态、中间体以及反应能垒进行分析,并考察了溶剂乙腈对VAPO-5分子筛催化氧化苯制备苯酚反应的影响。计算结果显示,无催化剂作用,H2O2中的一个O与苯环上两个C形成三元环,之后形成苯酚。形成苯酚的过程为决速步骤,该阶段的能垒为296.8 kJ/mol。催化剂作用下,苯氧化反应分为四步:第一步H2O2与VAPO-5分子筛上的V形成V-OOH结构;第二步V-OOH中的OH与VAPO-5分子筛中质子酸位上的H反应形成H2O;第三步形成苯酚;第四步苯酚分子从分子筛脱附。其中第三步为决速步骤,该阶段的能垒为204.8 kJ/mol。有溶剂乙腈存在的体系,四步能垒的变化分别为-2.0 kJ/mol、+1.9 kJ/mol、-30.0 kJ/mol、-23.7 kJ/mol。其中第三步仍为决速步骤,反应能垒为174.8 kJ/mol。溶剂乙腈的加入,降低了反应所需的活化能垒。