在天然气直接催化转化的研究中,甲烷无氧芳构化反应是一种有效路径,简称MDA反应。尽管反应机理的研究和催化剂的改良等方面取得了长足的发展,但是MDA转化中积碳导致的催化剂失活依然是MDA工业化面临的挑战之一。多级孔道分子筛具备很好的传质能力,是当前沸石催化材料的研究热点。ZSM-5沸石分子筛是MDA最具应用前景的催化剂之一。本论文分别考察了静态水热法、动态水热法、变温晶化法以及蒸气相法对ZSM-5分子筛结构、相貌的影响。在合成过程中,本文采用的是价格低廉的硅酸钠和硫酸铝分别作为硅源和铝源,通过不加入第二模板剂的方法,调变合成条件,简单快速地合成出来了多级孔道ZSM-5。实验主要内容和结论如下：(1)在静态水热条件下,寻找合适的合成温度和合成时间,合成了多级孔道分子筛微球,尺寸为0.5-1.4μm,分子筛由小晶粒组装形成,并形成了晶间孔,介孔来自于这些晶间孔。MDA测试表明,反应开始阶段,甲烷转化率达到14%,高于传统催化剂的12%。(2)在恒温动态水热条件下,快速地合成了多级孔道分子筛微球,尺寸为1-1.5μm。通过MDA反应测试,反应开始阶段,甲烷转化率达到15.9%,比传统催化剂高3个百分点。(3)在变温动态水热条件下,合成了尺寸为0.8-1μtm的多级孔道分子筛微球。应用于MDA反应,反应开始阶段,甲烷转化率达到18.5%,比传统分子筛高5.5个百分点,经反应24h后,甲烷转化率还有8.3%。(4)通过蒸汽相法合成出了粒径均匀、形貌规则、比表面积较大的小颗粒分子筛,粒径范围在150-250nm之间,应用于MDA反应,反应开始阶段,甲烷转化率达到17.5%,比传统分子筛高4.5个百分点。