烃类催化裂解是生产乙烯、丙烯同时兼产轻质芳烃的有效工艺。新型高效催化剂研发一直是本领域研究人员关注的焦点。ZSM-5分子筛由于自身优异的择形性,适宜的酸性和良好的水热稳定性,逐渐成为研究最为广泛、综合催化性能优异的烃类裂解催化剂。常规ZSM-5分子筛因仅含有微孔孔道,传质扩散能力有限,存在着酸性位可接近性低和抗积碳稳定性差等难题。多级孔纳米ZSM-5分子筛聚集体的构筑,是目前本领域备受关注的焦点。在多级孔纳米ZSM-5分子筛聚集体中,纳米薄层ZSM-5分子筛由于特定的层状形貌,极限的晶内扩散能力、较高的酸性位可接近性和独特的多级孔等特点,有望在烃类催化裂解反应中展现良好的催化性能。本论文工作主要致力于研发简单经济高效方法制备多级孔纳米ZSM-5分子筛聚集体,尤其是纳米薄层ZSM-5分子筛,并考察其催化裂解正庚烷制低碳烯烃催化性能。主要研究内容和结论如下:（1）制备了纳米薄层ZSM-5分子筛,并利用XRD、SEM、TEM、N₂吸附、NH₃-TPD和Py-IR等表征技术研究其物化性质。研究结果表明,纳米薄层ZSM-5分子筛由于其独特的二维层状形貌,具有大量的外表面酸性位、高暴露（010）晶面的孔道交叉口酸性位和特定的多级孔结构等特点,在正庚烷催化裂解反应中表现出优异的催化性能,当反应温度550^oC时,正庚烷转化率为85.8%,比相同条件下的商业ZSM-5提高了32.8个百分点;反应温度600^oC时,正庚烷转化率和丙烯收率分别达到99.6%和34.9%,比相同条件下商业ZSM-5分别提高了13.9和3.5个百分点,在连续反应100 h后,正庚烷转化率仅下降了10个百分点（商业ZSM-5上正庚烷转化率下降了18.4个百分点）,丙烯收率始终保持在35%左右。这些结果说明纳米薄层ZSM-5分子筛能同时兼顾高催化活性和催化稳定性,是一种新型高效的烃类催化裂解催化剂。（2）采用晶种辅助法实现了纳米薄层ZSM-5分子筛快速合成。利用XRD、SEM、TEM、N₂吸附、NH₃-TPD和Py-IR等表征技术考察了不同制备参数对分子筛物化性质的影响。研究结果表明,少量晶种能促进成核,将晶化时间从常规合成的11¹3 d减少至3⁵ d,合成效率极大提高。优化晶化温度、Si/Al、H₂O/SiO₂、Na₂O/SiO₂、铝源和硅源种类等合成参数调控制备形貌规整“卡房结构”明显的纳米薄层ZSM-5分子筛花瓣状微球。此外,还采用气相二氧化硅、固体硅胶、硅溶胶和正硅酸四乙酯等不同硅源分别合成了窄纳米片、纳米条、纳米六方棱柱和纳米薄片等不同形貌的ZSM-5分子筛。硅源对分子筛酸性质影响不大,但对分子筛形貌和织构性质影响较明显。不同硅源的水解速率和水解形成多硅酸根离子的聚合态和分布也不同,最终形成的分子筛晶体形貌也不相同。在正庚烷催化裂解反应中,纳米薄层ZSM-5分子筛展现了良好的催化性能,当反应温度为600 ^oC时,正庚烷转化率、低碳烯烃收率和BTX收率分别为95.8%、64.6%和4.5%,比相同条件下纳米六方棱柱状ZSM-5分别提高了14.0、12.7和0.6个百分点。纳米片状ZSM-5分子筛催化性能较高的原因归结于二维层状形貌导致高暴露（010）晶面,孔道交叉口酸性位密度及其酸性位可接近性均较高。（3）研发了一种利用分子筛生长调节剂和双子季铵表面活性剂协同调控制备多级孔纳米ZSM-5分子筛聚集体的方法。采用廉价易得的醇类作为分子筛生长调节剂,选择性地调控分子筛晶体的生长,制备了具有特定晶体形貌、酸性质和织构性质的多级孔纳米ZSM-5分子筛聚集体。利用XRD、²⁷Al MAS NMR、SEM、TEM、N₂吸脱附、NH₃-TPD和Py-IR等表征技术对合成ZSM-5分子筛的物化性质进行表征。研究结果表明,该方法不仅调变了分子筛晶体形貌,还综合调变了分子筛酸性质和织构性质。随着醇类生长修饰剂的加入,分子筛结晶度略有增加,比表面积和孔容略有下降,总酸量逐渐减少,B/L值逐渐增加。生长修饰剂调控晶体形貌的能力和特异性由自身物化性质所决定。醇类生长修饰剂通过氢键作用特定结合在分子筛晶体（010）晶面,从而抑制晶体沿b轴方向生长,而晶体沿a-c平面继续生长,选择性调控分子筛晶体生长,最终形成二维薄片。在正庚烷催化裂解反应中,添加分子筛生长修饰剂ZGM-1合成的纳米条状ZSM-5分子筛体现出良好的催化性能,在反应温度550 ^oC时,正庚烷转化率、丙烯收率和低碳烯烃收率分别为94.9%、33.5%和62.0%,比相同反应条件下未添加生长修饰剂制得的样品分别提高了3.7、2.4和3.7个百分点,良好的催化性能主要归结于适宜的酸性质和丰富的晶间介孔之间的协同作用。（4）采用一系列脂肪胺作为分子筛生长修饰剂和少量双子季铵盐表面活性剂为结构导向剂,成功合成了纳米棒状和纳米层状多级孔ZSM-5分子筛聚集体,利用XRD、²⁷Al MAS NMR、SEM、TEM、N₂吸脱附、NH₃-TPD和Py-IR等表征技术对合成ZSM-5分子筛的物化性质进行表征。研究发现,脂肪胺类分子筛生长修饰剂同时调变了分子筛形貌、酸性质和织构性质。脂肪胺类生长修饰剂通过和晶体表面负电荷产生静电相互作用,进而选择性调控晶体各向异性生长速率。随着脂肪胺生长修饰剂的加入,样品开始出现晶内和晶间双重介孔分布,样品的总酸量和强酸量均略有增加,且B/L值有所提高。在正庚烷催化裂解反应中,添加少量ZGM-5合成的纳米层状ZSM-5分子筛由于其特定的层状形貌、较高的酸密度和B/L值之间的协同作用,导致具有较高的低温催化活性,当反应温度为400 ^oC时,正庚烷转化率和低碳烯烃收率已经高达54.8%和15.7%,比相同反应条件下未添加生长修饰剂制得的样品提高了29.6和8.1个百分点。（5）选用同时具有胺基和羟基化学性质的醇胺作为分子筛生长修饰剂,在少量双子季铵盐表面活性剂的结构导向作用下,通过水热晶化成功合成了纳米棒状多级孔ZSM-5分子筛聚集体。利用XRD、²⁷Al MAS NMR、SEM、TEM、N₂吸脱附、NH₃-TPD和Py-IR等表征技术对合成ZSM-5分子筛的物化性质进行表征。研究发现,利用不同的醇胺类生长修饰剂能在5⁴0 nm范围内灵活调控纳米棒直径。此外,随着醇胺生长修饰剂的加入,分子筛样品的总酸量和B/L值均有增加,且同时含有晶内和晶间介孔。其中,添加ZGM-8生长修饰剂合成的纳米棒状（²0nm）ZSM-5分子筛由于具有适宜的酸密度,在正庚烷催化裂解反应中展现了良好的催化性能,反应温度500 ^oC,乙烯、丙烯和低碳烯烃收率分别为15.6%、26.3%和51.2%,比相同条件未添加生长修饰剂的样品分别提高了6.8、3.1和8.8个百分点。