多孔分子筛负载金属催化剂在石油化工催化反应中扮演着重要的角色,自从发现以来就一直受到人们的重点关注。近年来,纳米技术的发展,更是加速了纳米分子筛负载金属催化剂的发展进程,相继合成出一些具有特定结构的固体催化剂,并应用于催化工业中。这些催化剂研究主要专注于：调节分子筛的孔孔结构,制备多级孔结构材料载体；调节分子筛酸性,提高催化反应转化率；调节活性组分金属颗粒形貌及晶相结构等。本文利用蒙脱土的天然层状结构特征及物理阻隔性能,在蒙脱土层间域合成纳米分子筛,并负载纳米活性金属组分,分别对分子筛孔道结构及活性组分金属颗粒的形貌及大小进行调控,制备了转化率高,稳定性好,产物选择性强的新型纳米结构择形催化剂。论文的主要研究内容及成果有：1.在蒙脱土层间域合成纳米分子筛载体,构造多级孔结构催化剂新材料。利用蒙脱土层间离子的可交换性及层板的物理隔离作用,把不同长度碳链的预柱撑剂（十二烷基三甲基溴化铵,十六烷基三甲基溴化铵,十八烷基三甲基溴化铵）及硅源化合物引入到蒙脱土层间,对蒙脱土层间距进行扩展及改性,在蒙脱土层间营造层间“微反器”,进而在层间合成分子筛。研究发现：在特定的条件下,蒙脱土层板本身具有诱导生成微孔分子筛的性质,并利用该性质在层间“微反器”中制备出了微孔纳米分子筛,形成了纳米分子筛柱撑蒙脱土复合孔道材料。微孔来源于层间的纳米分子筛颗粒内部,孔径为0.50nm,介孔来源于分子筛颗粒与蒙脱土层板间形成的空隙,孔径为3.90m。以该材料为载体,负载6wt.%Ni制备催化剂,以渣油加氢裂化为探针反应,考察了其催化性能。结果表明,多级孔结构催化剂比传统单一孔结构催化剂具有更好的转化率及产物选择性。以十六烷基三甲基溴化铵为预柱撑剂制备的催化剂对渣油加氢裂化反应的转化率最高（76.6%）,产物中汽油选择性最好（71.2%）。这种结果可能归因于此催化剂比表面积最大(290 m²g^-1),孔容积最大(0.76 cm³g^-1),孔道结构规则,活性组分Ni在载体上分散性最好,平均粒径最小（11.8nm）。2.利用重结晶法在蒙脱土层间成功制备出了微孔纳米分子筛,构造了多级孔结构催化剂新材料。由于蒙脱土层板具有良好的层间限域作用,防止了纳米分子筛在蒙脱土层间的团聚。该材料同时具有微孔和介孔相结合的复合孔道结构,比表面积高达734 m²g^-1,总孔体积为1.21 cm³ g^-1。NH₃-TPD测试结果表明催化剂酸性强,总酸量为1.34 mmol g^-1,强酸总量高达0.94 mmol g^-1。以该复合孔材料为载体,负载6wt.%Ni制备催化剂,所得催化剂对渣油加氢裂化效果良好,而随着载体比表面积、微孔孔体积及微孔含量增大,催化剂对渣油加氢裂解的转化率及汽油选择性也有增大的趋势。以重结晶时间为5d的载体制备的催化剂对渣油加氢裂化效果最佳,渣油转化率高达81.2%,汽油选择性为75.8%。与层间限域诱导法制备的催化剂相比,重结晶法制备的多级孔材料的孔容积及比表面积更大,在渣油加氢裂化反应中转化率及汽油选择性更高。3.利用蒙脱土的层状结构以及层板的限制作用,对活性组分金属颗粒形貌及颗粒大小进行调节,使用原位沉淀-还原法制备分子筛柱撑蒙脱土高分散纳米镍金属催化剂（Ni0-SPC）。金属镍纳米颗粒的平均粒径为4.7 nm,镍颗粒均匀分散于柱撑蒙脱土层间。傅里叶红外测试及XPS测试结果表明,金属颗粒与柱撑蒙脱土的层间SiO₂骨架通过化学键连接,由于柱撑蒙脱土层间骨架的固定作用,防止了金属镍纳米颗粒相互团聚。研究表明,随着镍含量增加,Ni0-SPC样品的比表面积及孔径相应增加。与传统浸渍-还原法制备的催化剂相比,原位沉淀-还原法制备的催化剂在氯苯加氢脱氯反应中表现出更优的催化性能。氯苯转化率随着催化剂中镍含量增加而提高,当镍含量达到6wt.%时,氯苯转化率高达97.8%,第五次重复使用时,氯苯转化率仍可达94.1%。4.使用溶胶-凝胶还原法在柱撑蒙脱土载体中制备了平均粒径为3.76nnm的高分散Pt金属催化剂。蒙脱土的骨架结构及层间孔道在Pt颗粒形成过程中起到了很好的限制作用,高倍透射电镜测试表明,Pt金属颗粒沿着层间孔道方向进行分布,活性组分分散性好,层间孔壁与Pt颗粒间作用力强。此外,XPS及CO-IR测试结果显示,由于载体的轻微吸电子作用,降低了Pt颗粒的外层电子云密度,有利于催化加氢性能的提高。利用萘的加氢反应考察了该催化剂的性能,当催化剂中Pt含量为1.5wt.%时,在200℃,6MPa条件下,萘的转化率可达90.1%,催化剂对反式-十氢萘的选择性较高,产物中反式-十氢萘与顺式-十氢萘比率高达2.41。