近年来我国纯苯产量逐渐增加，苯的产能过剩局面慢慢呈现;随着煤化工的发展甲醇也出现了严重过剩。甲苯和二甲苯是重要的有机化工原料，广泛应用于材料、纺织、医药、日化等领域，国内供不应求。尤其是对二甲苯(PX)，对外依存度高达50％以上。如果能实现苯和甲醇烷基化生产甲苯和二甲苯的新工艺路线，既可以缓解我国PX供给不足，还可以解决苯、甲醇的产能过剩问题，同时生成的混合芳烃也可作为高辛烷值汽油的调和组分，提高汽油辛烷值，具有重要意义。　　因此，本论文以苯和甲醇烷基化反应为研究对象，采用成本较低、易于工业化的后处理法（包括碱处理和酸处理）制备多级孔HZSM-5分子筛并实现催化剂的工业放大，然后将该催化剂用于苯和甲醇烷基化反应。同时探究催化剂酸性和孔道结构与苯和甲醇烷基化反应间的构效关系。论文还采用周期性密度泛函理论(DFT)研究了苯和甲醇以及甲苯和甲醇烷基化反应机理，得到了各产物的生成机理并提出了催化剂失活机理。具体内容如下:　　首先，采用后处理法在高硅铝比HZSM-5分子筛引入多级孔，研究发现:在适宜浓度的NaOH溶液中添加一定量的孔道导向剂组成的混合碱溶液来处理高硅铝比HZSM-5分子筛，再经酸处理可得到多级孔HZSM-5分子筛。由此制得的催化剂成本低、易于工业化。将该催化剂应用于苯和甲醇烷基化反应，在常压、460℃、 WHSV=3 h-1，苯与甲醇摩尔比1∶1的条件下，苯的转化率达57.3％，甲苯和二甲苯(TX)选择性达93.3％，催化剂稳定性达1500小时。对催化剂进行工业放大，在上述反应条件下，催化剂保持较高的反应活性，稳定性达1100小时，催化性能达到实验室小试水平且产品组成稳定;催化剂再生后，酸性和孔道结构恢复良好，仍能保持1000小时稳定性。　　其次，对催化剂酸性和孔道结构与苯和甲醇烷基化反应的构效关系进行了研究，结果显示催化剂总酸量及弱酸比例的增加有利于苯的转化率和TX选择性的提高;TX选择性与总孔体积中介孔体积所占比例呈正比，催化剂介孔量的增加有利于产物扩散、提高反应性能并减少气相产物的生成。DFT计算研究表明随着分子筛酸性减弱，苯和甲醇烷基化反应的活化能增加，反应速率下降。　　最后，用周期性DFT进行了苯和甲醇以及甲苯和甲醇烷基化反应机理的研究，结果表明:苯和甲醇以及甲苯和甲醇烷基化反应产物中的气相产物（甲烷、乙烯和丙烯等）由中间物种（C7H9+，C8H11+，C9H13+等）脱烷基生成，进而和苯、甲苯反应生成乙苯、丙苯、甲乙苯等。甲烷的生成是由于碳正离子物种中的一个氢质子从苯环上的碳原子转移到甲氧基上的碳原子造成的。甲烷消去间接生成的C6H5+覆盖分子筛酸性位，造成催化剂失活，因而烷烃的生成是影响催化剂活性的重要因素。从C7H9+到C12H19+，甲烷的生成能垒不断增加，低甲基苯更容易生成甲烷。甲烷、乙烯、丙烯和苯等由碳正离子中间物种脱烷基生成，苯和甲醇以及甲苯和甲醇烷基化反应遵循烃池机理。甲苯在分子筛孔道存在多种吸附态，不同吸附态会生成不同的二甲苯，对二甲苯的生成能垒高于邻、间二甲苯。十二元环孔道对反应物的孔道限域作用小于十元环，Hβ分子筛上甲苯和甲醇烷基化活化能低于HZSM-5。