沸石分子筛是由TO4（T=Si，Al等）四面体通过共用O原子相连构成规则有序骨架和均匀晶内孔道结构的一类硅铝酸盐结晶微孔材料，具有优良的热及水热稳定性、离子交换性、稳定的表面酸碱性、孔道择形性及可调变性等诸多特殊性能，其择形催化、吸附分离和离子交换等性质被广泛应用于石油加工、日用精细化工生产、环境保护、洗涤剂工业以及建筑材料等多个领域。　　为提升沸石分子筛对不同催化反应的活性和选择性，可通过向沸石分子筛骨架中引入氮原子制备具有特殊碱催化活性的氮杂化沸石分子筛。传统的氮杂化沸石制备方法包括原位合成或高温氨气处理等。原位合成方法因原料昂贵，难以推广。高温氨气处理方法的反应条件苛刻，易对沸石骨架结构造成破坏，同时大量氨气排入大气易污染环境，使其在应用上受到限制。因此在温和条件下对沸石分子筛完成氮杂化改性，制备新型固体碱催化剂，是当前研究的热点。　　本论文工作包括以下三部分内容:　　1.有机胺与FAU型沸石分子筛之间相互作用及沸石结构、性质变化的研究　　以甲胺(MA)在室温吸附或水热条件下与不同硅铝比的FAU型沸石进行气固相反应，考察甲胺与FAU沸石间的相互作用。X射线粉末衍射(XRD)表征发现FAU沸石经甲胺处理后特征衍射峰强度降低，峰位置发生位移，且甲胺处理后的低硅FAU沸石晶胞体积发生膨胀，证明沸石骨架与甲胺之间产生了强烈的相互作用，导致沸石骨架结构发生改变。X射线光电子能谱(XPS)对经甲胺处理后的FAU沸石表层的元素组成进行分析，发现其含氮量有不同程度提高，其中经甲胺水热处理的低硅FAU沸石表层的骨架中有11％的O2-被甲胺中的N原子取代。原位红外(in-situ FTIR)表征表明FAU沸石骨架可与甲胺发生反应，生成Si-NH-CH3，Si-N(CH3)-Si以及Si-NH(CH3)-Al结构。其中Si-N(CH3)-Si的热稳定性较差，经473 K焙烧后分解，重新生成Si-OH。固体29Si魔角核磁共振(29Si MAS NMR)表征表明甲胺与FAU沸石之间的相互作用致使沸石骨架产生了新的Si-N-C结构，使沸石的骨架结构发生变化。固体13C魔角核磁共振(13CNMR MAS)表征证明FAU沸石经甲胺处理后会在骨架中产生部分有机-无机含氮结构基团，部分含氮基团具有较好的热稳定性，经焙烧后依旧可以存在于沸石骨架中。同时随焙烧温度的变化，该结构中的含C基团还会发生新的改变。热重分析(TG/DTG/DTA)表征表明经甲胺处理的FAU沸石表面存在大量以氢键及静电作用吸附在沸石表面的甲胺分子，易受热脱附，且随焙烧温度上升，部分含氮基团受热破坏脱离沸石骨架，但仍有部分Si-N-C结构具有优良的热稳定性，因此经773 K焙烧后的氮杂化沸石依旧呈现出碱性。NH3/CO2程序升温脱附(NH3-TPD和CO2-TPD)研究甲胺处理后FAU沸石的酸/碱性质及其经不同温度焙烧后的变化，结果表明FAU沸石与甲胺相互作用后沸石的酸/碱量，尤其是碱量大幅增加。其中，水热改性处理的低硅FAU杂化沸石随焙烧温度改变，其碱量可提高至基底沸石的3.5至102倍，且其酸量也有明显增加。与甲胺处理的高硅FAU沸石相比，低硅沸石的碱性更为突出，其碱量来自Si-N-C结构的产生。高硅FAU沸石的酸量主要来自反应过程中新产生的Si-OH缺陷，而低硅FAU沸石的酸量则可能是由其所含非骨架铝与Si-NH-CH2结构相连后进入沸石骨架，导致酸量大幅上升，经773 K焙烧后，这部分铝元素重新形成六配位非骨架铝，沸石酸量回归基底沸石的水平。因此，甲胺可以在温和条件下与FAU沸石产生强烈的相互作用，生成具有碱性的沸石材料，该材料的酸碱性可随热处理温度不同，在一定范围内调变。　　我们提出了甲胺与FAU沸石反应的可能机理。对高硅FAU沸石，因其骨架缺陷位较少，且吸附改性的反应条件温和，杂化反应较难发生，反应过程中仅有少量甲胺与沸石骨架中的Si-OH及Si-O-Si结构反应，生成Si-NH-CH3。Si-OH与Si-NH-CH3可以发生可逆反应，生成Si-N(CH3)-Si，但热稳定性较差，在423 K下会分解重新生成Si-NH-CH3及Si-OH;而低硅FAU沸石因骨架中含有的Si-OH缺陷更多，采用的水热改性条件剧烈，致使甲胺与Si-OH及Si-OH-Al反应生成大量Si-NH-CH3以及Si-NH(CH3)-Al结构，而Si-NH(CH3)-Al的热稳定性较高，杂化改性效果更佳。　　以XRD、XPS、NMR、TG/DTG/DTA及CO2-TPD表征不同改性条件下有机胺处理的FAU沸石的结构性质变化。结果表明甲胺处理时间越长，FAU沸石与有机胺相互作用强度越大，使沸石骨架中更多的O2-原子被甲胺中N原子取代，形成Si-N-C结构。水热改性反应温度越高，有机胺对FAU沸石骨架的杂化作用也越强，杂化沸石骨架的碱性因此越强。有机胺的碱性、分子结构及尺寸大小对其与沸石骨架间的相互作用会产生影响。有机胺碱性越强，有利于得到碱性质更强的氮杂化沸石材料。同时，有机胺中与N原子相连的含C基团越小，N原子越容易进入沸石骨架取代O2-，因此有机胺分子尺寸及结构，对沸石改性反应的进行也有重要影响。　　2.有机胺氮杂化不同结构类型沸石在Knoevenagel缩合制备肉桂酸反应中的催化性质　　以甲胺为杂化剂，可在温和条件下成功改性多种结构类型的沸石材料，如FAU、BEA、MOR、MFI型等，获得有机-无机骨架氮杂化沸石材料。XRD、in-situFTIR、TG/DTG/DTA、CO2-TPD、低温氮吸附及XPS等方法对产物表征发现，该方法较传统高温氨气处理方法反应条件更为温和，生成的氮杂化沸石比表面积较高，沸石表面以及孔道结构受破坏程度较小。对比不同杂化反应条件获得样品的表征结果，水热改性方法可以有效促进杂化反应进行，得到的氮杂化沸石氮含量较高，产物具有较强碱性以及较好的热稳定性，是一种新型固体碱材料。　　氮杂化材料的制备受到基底材料自身结构的影响。通过氮杂化改性处理无定形SiO2-Al2O3得到的产物并未体现出良好的碱性，说明沸石材料的孔道结构可有效吸附甲胺，促进甲胺与沸石骨架相互作用，生成Si-N-C结构。　　有机-无机骨架氮杂化沸石可在温和条件下催化Knoevenagel缩合反应制备肉桂酸。经提纯的催化产物经1H核磁共振(1H NMR)表征可证明所得产物为肉桂酸。有机-无机氮杂化沸石催化材料的碱性及孔道结构对其催化效果有很大影响。催化剂碱性过强易引发副反应产生，降低反应产率。因此，单纯提高沸石碱性并不能使沸石材料获得更佳的催化性质。针对不同反应，可以通过改变焙烧温度调变杂化沸石的碱强度，以达到更好的催化效果。　　氮杂化无定形SiO2-Al2O3与高硅氮杂化FAU型沸石的碱量相当，但催化活性远低于FAU型沸石，这说明催化剂的孔道结构对Knoevenagel缩合反应可以起到择形催化作用。氮杂化沸石凭借其规整的孔道结构，在该催化反应中较传统固体碱更具优势。　　3.疏水硅沸石吸附分离制备生物燃料乙醇　　传统生物乙醇提纯方法为多效蒸馏处理，提纯过程中能耗较高。以经水蒸气处理的疏水硅沸石(Silicalite-1)作为吸附剂，通过单效分离方法可对浓度为10-30％的稀乙醇溶液在较低空速下进行吸附。吸附饱和后在100-120℃以CO2为载气进行脱附，产物经冷却收集后，可得到浓度在96％以上，最高浓度达到98％的高浓度乙醇。吸附剂吸附容量达到10-12％，可在活化后重复使用。经计算，该方法能耗低，预期生产总能耗仅为传统多效蒸馏工艺的50～70％，极具开发前景。