分子筛的催化与吸附性能，在石油化工领域中应用广泛且卓有成效。当分子筛晶内引入合适的金属离子或各式氧化物时，不仅其性能有所改善而且更有针对性。 金属离子/氧化物修饰的分子筛作为催化剂，阳离子或氧化物在分子筛晶内定位的数量、所处的结晶学位置和相应的配位状况等直接影响着分子筛的酸性和择形性能，也有适应不同反应条件的需求。另外，分子筛基于其空旷的骨架结构，它也是一类吸附力很强的吸附剂。金属离子修饰的分子筛对某些化学物质具有很强的选择吸附能力；金属阳离子定位于分子筛晶内构筑成一定形式与某种分子对称性相适应的吸附力场，提高了分子筛的选择吸附能力。 无论是作为催化剂还是吸附剂，对金属离子/氧化物修饰的分子筛的性能的改进和解释都必须有在原子和分子水平上的分析作基础。本文是以分子筛催化剂和吸附剂为着眼点，通过结构的研究和各种手段的表征揭示出金属离子/氧化物修饰后的分子筛的微观结构与宏观性能之间的关系，为具有使用价值的分子筛催化剂、吸附剂的制备、生产和应用提供理论基础。 REHY是石油流化催化裂化(FCC)催化剂的活性组份，它的应用将FCC技术提高到一个新的水平。但是RE离子在分子筛中的分布以及合适的上量等很为人们关注的问题尚无科学的依据。本文利用多晶XRD技术研究了三种RE含量不同的REHY分子筛的结构。结果表明在含水条件下，RE离子定位于Y分子筛β笼SⅠ位上，它与定位于SⅡ位的H2O、部分骨架氧相配位。RE离子的存在覆盖了部分强酸中心，但它对配位水的极化后产生一定量的中强酸，因此RE离子改变了HY分子筛的酸性。NH3-TPD和Py-IR对其酸性的测量验证了上述论断。经分析在FCC催化剂中Y型分子筛上稀土离子上量的最佳值应为平均每个晶胞含11个稀土离子，并完全定位于β笼的SⅠ位，此时定位的稀土离子可极化水，产生最多的中强酸。 应用BaX分子筛吸附分离对二甲苯是接近成熟的技术。应用过程中发现，不同方法制备的BaX分子筛，虽然其中Ba2+含量相同，但其分离效率差异显著。为此就上述两类样品应用多晶XRD方法进行了结构分析。结果表明在BaX分子筛中SⅠ、SⅡ位和超笼中的一般等效点系三个结晶学位置上皆可能有Ba2+存在。其中定位于SⅡ位和超笼中的Ba2+与吸附效应直接相关。在分离效果好的样品中Ba2+除了一部分在SⅠ位以外，余者以较高的占有率全部坐落在SⅡ位，它们极化两个配位水后在超笼中形成了对称性为D2群的吸附力场，使分子筛能够选择性地吸附具有D2h群对称性的对二甲苯。若Ba2+离子在SⅡ位置的占有率下降或在超笼中存在着SⅡ位置以外的低占有率的阳离子，则破坏了上述吸附力场的对称性，削弱了它选择吸附对二甲苯的能力。因此为使BaX分子筛成为性能良好的对二甲苯吸附分离剂，应力求Ba2+以高占有率坐落在SⅡ位上，并且有一定量的配位水，同时消除超笼中其它位置的Ba2+。 固态反应是氧化物修饰分子筛的一种重要方法，但是固态反应后氧化物在分子筛晶内的结构状态尚不清楚。本文利用多晶XRD技术对氧化物与分子筛发生固态反应后在分子筛孔道内的结构进行了解析，结果得出，Sb2O3担载量为10wt％的Sb/ZSM-5分子筛，有5.88wt％的Sb2O3进入ZSM-5分子筛的孔道内，以非完整的[Sb5O5(H2O)2]n5n+链状形式分布于ZSM-5分子筛的通道中，平均每个晶胞含0.612个[Sb5O5(H2O)2]5+；另外一部分3.77wt％的Sb2O3以小于3nm的微晶形式存在于分子筛的晶外，修饰了分子筛的外表面。 对固态反应法制备的MoO3担载量为8wt％的Mo/ZSM-5分子筛的结构分析和表征结果表明，有4.50wt％MoO3进入ZSM-5分子筛的孔道内，并以[Mo5O12]6+团状形式存在于孔道交叉口处；还有2.70wt％MoO3以小于3nm的氧化铝微晶形式均匀地分散在分子筛晶外。另外对浸渍法合成的担载量为9wt％的Mo/ZSM-5分子筛的结构解析得出，Mo物种以三种状态存在于分子筛的内外表面；即分布在ZSM-5分子筛孔道交叉口处的[Mo5O12]6+单元、分布在ZSM-5分子筛晶外的α-MoO3晶相和氧化钼微晶。 对Mo/ZSM-5催化剂的甲烷无氧芳构化的催化实验得出，在甲烷芳构化反应过程中，MoO3晶相和微晶及[Mo5O12]6+形成的Mo2C和[Mo5OxCy]n+团是甲烷转化的活性中心。处于分子筛孔道内的[Mo5OxCy]n+团有利于甲烷催化反应生成苯，[Mo5OxCy]n+团由于受到ZSM-5分子筛骨架的制约在反应过程中不易升华和聚集，维持了较长时间的催化剂活性，故而在反应过程中苯的产率和选择性较为平稳。处于分子筛孔口的钼物种对甲烷的芳构化反应不利。 本论文所得到的研究结果完善了金属氧化物对分子筛修饰的结构化学理论，并能够为工业中金属离子/氧化物修饰的分子筛催化剂和吸附分离剂的制备提供理论指导。