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以乙烯和丙烯为代表的低碳烯烃是重要的基础有机化工原料,采用催化裂解工艺将碳四烃转化为乙烯、丙烯具有十分重要的意义。影响催化裂解反应的关键因素之一是催化剂。在碳四烃中,正丁烷分子结构稳定,较难裂解,目的产物低碳烯烃的选择性较低。金属/分子筛双功能催化剂结合了金属的脱氢活性和分子筛的裂解活性,能够大大提高对正丁烷的活化能力,同时具有较高的低碳烯烃收率。因此,本论文致力于研发高效双功能催化裂解催化剂。首先采用金属Ga元素对纳米ZSM-5分子筛催化剂进行改性。采用等体积浸渍法制备了不同Ga2O3负载量的Ga2O3/ZSM-5催化剂,并以Ga2O3/ZSM-5为结构基元,通过静电纺丝技术制备了多级孔Ga2O3/ZSM-5中空纤维,并对其进行物化性质表征和正丁烷催化反应性能评价。研究结果表明,所制备的多级孔Ga2O3/ZSM-5中空纤维形貌规整,直径均匀,具有大孔-介孔-微孔复合结构;并且,由于纳米ZSM-5的裂解性能与Ga2O3脱氢性能之间的匹配和该催化剂的双功能特性与多级孔特性之间的协同作用,所制备的Ga2O3/ZSM-5中空纤维具有很高的正丁烷转化率和三烯三苯收率,在反应温度为575℃时,其正丁烷转化率接近100%,在反应温度为600℃时,三烯三苯产率达到87.6%,分别比ZSM-5纳晶、ZSM-5中空纤维、Ga2O3/ZSM-5高出56.3%、24.6%、13.3%。分别采用等体积浸渍法和原位合成法对纳米ZSM-5进行Cr改性,考察了不同合成方法与催化剂Cr/Al比对催化剂正丁烷催化裂解性能的影响。并以原位合成Cr改性纳米ZSM-5催化剂（Cr/ZSM-5）为结构基元,采用静电纺丝技术将其组装为多级孔中空纤维。研究结果表明,所制备的Cr/ZSM-5纤维形貌规整,具有连续的中空结构和大孔-介孔-微孔多级孔结构;正丁烷催化裂解性能优异,在反应温度为625℃时,正丁烷转化率达到98.1%,乙烯丙烯收率为55.8%,这是由于原位合成Cr改性纳米ZSM-5催化剂的适宜的酸性,部分Cr进入分子筛骨架形成的高分散隔离活性位和多级孔中空纤维的优异的传质性能共同作用的结果。