通过加氢异构化反应将汽油中的烯烃转化为异构烷烃,可有效解决烯烃含量降低带来的辛烷值损失的问题。本文在不添加介孔模板剂的情况下,通过水热合成法直接合成具有纳米晶堆积形貌的多级结构ZSM-5沸石,然后对所得沸石进行水热处理,金属和非金属氧化物改性,考察沸石的烯烃异构化性能。首先,论文考察了物料配比及晶化条件对合成纳米晶堆积ZSM-5沸石的影响规律。研究发现,合成纳米晶堆积ZSM-5沸石的关键在于控制成核速率与晶体生长速率之间的动态平衡。以拟薄水铝石为铝源,四丙基溴化铵（TPABr）为模板剂,在模硅比（TPABr/Si O₂）为0.09,碱度（OH^-/Si O₂）为0.18和水硅比（H₂O/Si O₂）为8.3的条件下,100℃预晶化36 h,170℃晶化24 h,可合成具有高结晶度和良好堆积形貌的ZSM-5沸石,其二次颗粒由100 nm左右的小晶粒堆积而成,介孔体积高达0.14 cm³/g。在此基础上,成功放大合成了结晶良好的纳米晶堆积ZSM-5沸石,其介孔体积比小试样品高出0.06 cm³/g。其次,论文研究了不同的改性方法对ZSM-5沸石物化性质及其催化性能的影响规律。结果发现,不同的改性方法主要是通过调变催化剂的酸性质来改变其烯烃异构化性能。0.4 wt.%氨水水热处理能有效改善ZSM-5沸石的酸性质,使其中强酸所占比例和B/L酸比值增大,与未改性催化剂相比,其异构烷烃收率提高了4.9%。负载3 wt.%氧化镧改性能有效降低催化剂的酸强度,提高中强酸所占比例,但同时使B/L酸比值降低,导致反应产物中异构/正构烷烃的比值略有降低。磷改性能降低ZSM-5沸石的酸强度并提高B/L酸比值,当负载0.5 wt.%的磷时,催化剂有较为适宜的酸性质,而负载量较大时,催化剂的酸强度大幅度下降,不利于烯烃的异构化反应。最后,论文考察了不同方法组合改性对ZSM-5沸石酸性质及催化性能的影响规律。研究发现,多种方法组合改性比单一改性更有利于提高催化剂的催化性能。负载3 wt.%氧化镧和0.5 wt.%磷组合改性能有效解决直接磷改性带来的ZSM-5沸石酸强度大幅下降的问题,并提高其B/L酸比值。反应8 h后,产物中异构/正构烷烃的比值比3La/ZSM-5催化剂高出0.2,异构烷烃收率达到了42.6%。采用先0.4 wt.%氨水水热处理,后负载3 wt.%氧化镧和0.5 wt.%磷的方法组合改性后,催化剂的B/L酸比值及中强酸所占比例进一步提高,具有最高的烯烃异构化性能。反应8 h后,产物中烯烃含量仅为1.8%,异构烷烃的收率高达44.8%,比工业催化剂高出17.8%。