ZSM-5分子筛是一种重要的固体酸催化剂,由于它具有独特的孔结构、强酸性和稳定性使其在生物质重整、天然气转化、洁净煤工程等领域备受关注。通常,ZSM-5分子筛的合成是以工业硅源、铝源为原料,以有机试剂(TPA+等)为模板剂在水热条件下进行的。然而,传统ZSM-5分子筛的合成工艺存在着生产成本高、污染大、利用率低等缺点。因此,本文以ZSM-5分子筛的绿色合成及其改性处理为基础,以ZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯反应为目标,以期得到一种酸性及孔结构适宜的高性能ZSM-5分子筛催化剂。具体研究内容如下:以无溶剂体系中类固相法合成ZSM-5分子筛为目标,以气相二氧化硅为硅源,以十八水合硫酸铝为铝源,以四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂,通过研磨混合固体反应物,并经过高温晶化得到了 ZSM-5分子筛。该工艺实现了 ZSM-5分子筛合成方法的绿色化,大大缩短了反应的晶化时间,降低了能耗,避免了大量污水的排放,同时提高了产物收率。本章节详细地探索了晶化条件、硅铝比和钠硅比对类固相法合成ZSM-5分子筛的影响;实验结果表明,类固相法合成ZSM-5分子筛的最佳合成配方为:n(TPA+):n(Na2O):n(SiO2):n(Al2O3):n(H20)=0.05:0.3:1:0.02:3.3;最佳合成条件为:180℃,16h。此外,通过甲苯歧化反应可知,合成的ZSM-5分子筛与商业ZSM-5分子筛催化活性相当。以类固相法合成ZSM-5分子筛为基础,以酸洗伊利石硅渣为硅源,十八水合硫酸铝为铝源,探索了无溶剂法无模板直接合成ZSM-5分子筛,同时实现了合成原料、合成条件以及合成方法的绿色化。实验结果表明,该体系的合成条件较为苛刻,合成相区间较窄;最佳合成配方为:n(Na2O):n(Si02):n(Al2O3)=6.7:40.0:1.0;最佳合成条件为:200℃,24 h。硅源或合成条件的不同导致了 ZSM-5分子筛成核和生长活化能分别为61.0 kJ/mol和70.9 kJ/mol,略低于文献报导。此外,由于合成方法和条件的不同,导致Al元素在ZSM-5分子筛晶体上从内到外均匀分布。为了研究合成样品的催化性能,我们通过甲苯歧化反应对合成样品进行了考察,结果表明:合成样品甲苯转化率和对二甲苯选择性分别是34.8%和20.7%,与商业ZSM-5分子筛相当。为了进一步实现ZSM-5分子筛的绿色合成,并得到一种酸性及孔结构适宜的高性能ZSM-5分子筛催化剂,以伊利石无溶剂法无模板合成的ZSM-5分子筛(TF-ISR)为母体,通过高温酸洗(盐酸)改性得到介孔HZSM-5分子筛,并对其进行了负载MgO改性研究。实验结果表明:TF-ISR具有较强的耐酸性,在酸处理条件为250℃,12h时依旧保持较高的结晶度;高温酸洗(盐酸)是一种高效的后处理工艺,可代替复杂繁琐的离子交换步骤,同时实现TF-ISR的硅铝比调控,得到酸活性位点分布均匀的HZSM-5分子筛,脱除的铝空穴形成了均匀的介孔结构,为MgO改性研究提供了一个良好的基体。此外,当MgO负载量为2.38%时,介孔Mg/ZSM-5催化剂具有良好的抗积碳能力和高选择性。在催化甲苯歧化反应中,对二甲苯选择性可以达到57.4%;在催化甲醇制丙烯(MTP)反应中,丙烯选择性提高至53.34%;远高于商业ZSM-5分子筛催化剂。