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低碳烯烃(乙烯、丙烯)是重要化工材料的基础原料. 甲醇制烯烃(MTO)技术是重要的非石油路线制取低碳烯烃技术. SAPO-34分子筛在MTO反应中表现出优异的低碳烯烃选择性, 而笼结构尺寸较大的SAPO-18分子筛的MTO反应产物以丙烯为主. 乙烯具有比丙烯更高的经济附加值, 因此提升SAPO-18分子筛MTO反应中乙烯的选择性有着重要的工业意义.本文采用离子交换法对SAPO-18分子筛进行金属Zn改性, 修饰SAPO-18分子筛的笼结构. 利用多种手段对Zn改性SAPO-18分子筛的物理结构、金属物种状态及分布、酸性、扩散性质等进行表征, 对积碳物种的种类、积炭量等进行分析, 从而关联SAPO-18分子筛笼结构的修饰与MTO反应产物选择性的关系.首先, 我们对Zn改性SAPO-18分子筛的物理结构进行分析. X射线衍射表明, 所采用的SAPO-18为不含杂晶的纯相分子筛. N2物理吸附-脱附表明, 离子交换法法保持SAPO-18分子筛比表面积和孔体积. 其次, 我们考察了Zn改性SAPO-18分子筛中金属物种的状态及分布. X射线光电子能谱(XPS)表明, Zn物种主要以孤立态的Zn2+阳离子形式存在. XPS和X射线荧光结合表明, Zn阳离子改性SAPO-18分子筛表层富Si富Zn, 呈类核壳结构. 氨气-程序升温脱附与核磁共振氢谱结合表明, Zn改性SAPO-18分子筛酸性位点的酸量降低. 继而对Zn改性SAPO-18分子筛的扩散性质进行分析. 色谱法和智能重量分析表明, Zn阳离子的引入增加探针分子的扩散限制, 从而推断增加MTO反应产物的扩散限制. 色质谱联用表明, Zn阳离子的引入促进低甲基苯的生成, 利于乙烯产物的生成; 同时促进双环芳烃的形成, 增加MTO反应产物的扩散限制. 热重表明, Zn阳离子改性SAPO-18分子筛以更低的积炭量达到同样的MTO反应催化效果, 符合碳原子经济性. Zn阳离子改性有效修饰SAPO-18分子筛的笼结构, 表层富Si和Zn, 呈现类核壳结构, 增加了对MTO反应产物的扩散限制, 尤其对分子尺寸较大的反应产物, 从而调变MTO反应选择性. 因此, Zn阳离子改性有效修饰了SAPO-18分子筛的笼结构, 增加乙烯选择性和乙烯/丙烯比, 将产物分布以丙烯为主调变为乙烯和丙烯选择性相近.