高硅择形分子筛ZSM-5因其特殊的孔道结构、适宜的酸性、理想的孔径尺寸以及良好的稳定性广泛应用于生产丙烯的催化裂解以及甲醇转化等工艺中。通常所使用的ZSM-5工业品晶粒尺寸一般较大(3-5μm),较长的孔道导致生成的烯烃不能及时扩散出去,增加了发生二次反应生成烷烃的几率。另一方面,ZSM-5沿a轴方向复杂的Zig-Zag孔道也是导致其扩散阻力较大的另一个重要的原因。要想减小扩散阻力就需要减小晶粒尺寸和实现孔道取直。与ZSM-5同属于pentasil家族的ZSM-11分子筛具有与其类似的组成、酸性以及孔道结构,但是不同于ZSM-5复杂的Zig-Zag孔道,ZSM-11是由十字交叉的直孔道组成。若是用ZSM-11来取代ZSM-5就可以实现孔道取直。减小分子筛的晶粒尺寸可以有效缩短扩散路径,但是晶粒尺寸减小至一定程度之后会引起分离的困难,并不适合于工业化应用。要想同时实现晶粒尺寸减小和易分离的目的,合成纳米晶自组装而成的微米级材料是不错的选择。本文的目的就是采用廉价的原料,通过简单的方法一步合成出具有纳米棒插接形貌特征的ZSM-11基分子筛材料。这种结构中的纳米棒有效地解决了扩散路径长的问题,而彼此插接在一起不仅可以实现材料与母液的分离并明显改善其水热稳定性。本论文主要是围绕纳米棒插接形貌的ZSM-11分子筛材料的合成以及应用展开系统的研究。具体为:首先采用廉价原料,在只含有少量四丁基溴化铵(TBABr)的单一模板体系中,利用先低温后高温的两段晶化方法合成出具有纳米棒插接形貌特征的ZSM-11基多级孔分子筛材料。XRD、FTIR和NMR表征结果显示所合成的材料具有纯的ZSM-11晶相以及高的结晶度;低温氮气吸脱附实验和SEM/TEM结果证明材料的插接形貌以及晶间介孔的存在;高温水热处理实验证明该材料具有良好的水热稳定性。将该材料应用于重油催化裂解反应中,表现出比以ZSM-5为活性组分的商业裂解催化剂更优的活性和选择性。主要体现为:较高的高附加值产品(LPG+汽油+柴油)收率,低的干气和焦炭收率,对低碳烯烃(C3=-C4=)具有更高的选择性,以及汽油中低的苯含量,说明该材料可以用来生产清洁汽油。将该材料工业放大之后,经喷雾干燥制备成催化剂,应用于甲醇转化的过程中,连续运转一个月后仍然保持良好的结晶度以及介孔性质,并表现出比商业ZSM-5催化剂更为优异的丙烯选择性,丙烯/乙烯比可达4.36,远高于商业ZSM-5催化剂(1.36)。为了深入研究ZSM-11插接形貌形成的原因,对原料的种类以及晶化条件进行详细考察。实验结果表明,模板剂四丁基溴化铵的存在发挥着同时诱导微孔-介孔形成的双模板作用,而铝物种的存在对模板剂发挥这一作用具有重要的影响。基于此,提出插接形貌ZSM-11的晶化机理。向合成体系中加入所制备的纳米棒插接形貌的ZSM-11(微米级)作为晶种,经过一定时间的室温陈化再于高温下晶化较短时间可以得到尺寸在亚微米范围内的插接形貌的ZSM-11分子筛,且体系所需要的模板剂用量进一步减小。通过调整晶种的用量以及晶化条件可以合成100-1000 nm范围内任意尺寸的ZSM-11分子筛。在研究晶种作用的过程中,向无模板剂的体系中添加不同种类的分子筛作为晶种,对比考察不同体系的晶化过程以及产品分子筛的性质和形貌特征。发现所合成的纳米棒插接形貌的ZSM-11分子筛(微米级)在无模板的条件下能够快速诱导合成尺寸分布均一(1-2μm)、高结晶度的纯相ZSM-5分子筛,并在甲醇转化制丙烯的过程中表现出良好的活性和选择性。通过对比ZSM-5、ZSM-11以及HY等不同分子筛作为晶种时对合成体系的影响发现,晶种在合成过程中主要是提供晶核形成的表面,通过促进成核来加快晶化速率,从而抑制杂晶的生长。晶种种类的不同对其在成核过程中所发挥的表面识别作用有着重要的影响。在分子筛的成核过程中,晶种与产品分子筛骨架结构的相似性对体系中存在的结构单元具有重要的识别作用,而晶种表面特殊的TOH基团则可与迁移至晶种表面的结构单元相互作用成键,两种因素对体系的晶化速率都有着明显的促进作用。此外,作为成核表面,晶种外表面的大小直接影响体系中所形成的晶核的数目,最终对产品分子筛的晶粒尺寸产生影响。