金属（阳离子）负载型分子筛是一类在石油化工与精细化工领域中被广泛应用的固体催化材料。传统浸渍法制备的金属负载型分子筛催化材料中,金属（阳离子）位点复杂多样且抗烧结能力差,往往会导致催化反应过程中目标产物选择性和碳利用率较低,难以满足化工领域可持续发展的需求。因此,在金属负载型分子筛催化材料的应用中,如何提高化学反应的选择性和可控性是研究的重点与难点。本论文中,我们利用后合成处理与直接水热合成策略制备出了多种具有孤立金属活性位点的负载型分子筛催化材料,并结合多种谱学表征手段和理论计算对金属活性中心与催化构效关系进行了深入探讨,具体工作如下:1.在课题组前期研究的基础上,采用简易的合成后处理方法制备Pb-Beta分子筛,通过多种谱学表征手段对Beta分子筛骨架Pb物种的引入机理进行了详细的考察。结果表明,H-Beta分子筛经过酸处理后能够有效地脱除骨架Al原子形成硅羟基缺陷位,湿法浸渍过程中,金属前驱体与硅羟基缺陷位作用进而引入骨架Pb物种。UV-Vis和XPS分析结果表明,引入的Pb物种主要是以孤立的四配位构型存在于分子筛骨架中。与经典的骨架杂原子分子筛Sn-Beta、Ti-Beta和Zr-Beta相比,Pb因其较大的尺寸能够形成更开放的骨架结构,NH₃-TPD证明了Pb-Beta分子筛中具有更多的中等强度Lewis酸性位点。所制备的Pb-Beta分子筛在环氧化合物胺解制备β-氨基醇的反应中表现出独特的高催化活性与良好的循环性能。2.通过强配位基团（-SH）保护Pd物种的方法,在水和乙醇的混合溶液中水热合成出Pd²⁺@MFI母体材料,经过后续的离子交换与氢气还原等处理过程最终得到Pd_n@S-1、Pd_n@H-ZSM-5和Pd_n@Na-ZSM-5催化材料。根据HAADF-STEM的结果发现,表观直径约1.8 nm的Pd纳米簇被封装在MFI晶体中,且这些Pd纳米簇是由多个原子级别团簇沿着分子筛二维孔道视觉聚集而成,CO吸附DRIFT进一步证实Pd纳米簇以原子级别团簇形式存在。将此类催化材料应用到糠醛加氢转化反应中,因分子筛载体性质不同导致了产物分布的明显差异:Pd_n@S-1催化剂优先催化糠醛脱羰生产呋喃产物;Pd_n@Na-ZSM-5优先催化糠醛选择加氢生产糠醇的反应,糠醛反应速率为9.2 mmol/g/h时,糠醇选择性高达90.2%;Pd_n@H-ZSM-5分子筛存在大量的Br?nsted酸中心,会在加氢过程中进攻呋喃环,导致开环产物1,5-戊二醇的生成。通过进一步的谱学表征与理论计算模拟,从反应物吸附活化的角度对产物分布差异进行了详细解读。3.以廉价的镍胺络合物（Ni-DETA）为模板剂,通过水热法成功合成出了Ni@CHA分子筛材料,通过离子交换法将少量存在于离子交换位点的Ni（OH）⁺置换出来,得到Li-Ni@CHA、Na-Ni@CHA与K-Ni@CHA催化材料。通过H₂-TPR、XAS、STEM和原位UV-Vis等表征手段证明了CHA分子筛骨架六元环中四配位Ni物种的存在,并通过理论计算确认了Ni（II）物种的稳定配位环境。将Ni@CHA分子筛应用于乙炔选择性加氢反应,发现Na-Ni@CHA分子筛在该反应中表现出了优异的催化活性,在乙炔转化率100%的情况下,乙烯的选择性高达97%,并表现出了良好的循环稳定性。Na-Ni@CHA的整体催化效果可以媲美Pd基工业催化剂。利用TPD、原位DRIFT等手段,结合理论计算模拟对Ni@CHA催化的乙炔选择性加氢反应机理进行了详细的探讨,发现该反应的关键点在于H₂分子能够优先吸附在四配位的Ni（II）活性中心上并发生异裂活化,H⁺-H^-物种再对乙炔分子进行氢化生成乙烯产物,反应完全遵循配位催化机理。