針對提高多相催化劑酸強度以提高直鏈烷烴異構(gòu)化性能和增加生物柴油收率的關(guān)鍵問題，本課題旨在開拓一條新穎、可控的合成路線以制備結(jié)構(gòu)可控、穩(wěn)定性高、高比表面積、孔壁性質(zhì)及酸性可調(diào)的鋯(鋁)氧化物強酸孔材料為研究目標(biāo)，借助溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)協(xié)同共自組裝機理及蒸汽相水解機理，通過選擇性引入金屬雜原子并進一步優(yōu)化溶劑熱后處理條件，以調(diào)控合成體系中鋯、鋁物種的水解－聚合速率、羥基含量及其與模板劑膠束親水嵌段間的相互作用，成功實現(xiàn)氧化鋁及氧化鋯基催化材料在介觀尺度上的有序自組裝，并在微觀尺度上調(diào)節(jié)材料孔壁中鋁原子的配位狀態(tài)及酸中心含量。重點考察了金屬雜原子的引入種類、引入量、引入方式及合成條件對所得材料孔道結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、孔壁性質(zhì)的影響，進而對催化反應(yīng)活性及穩(wěn)定性的影響。主要工作包括：1). 成功合成得到系列高穩(wěn)定有序氧化鋁基介孔催化材料，并揭示雜原子改性介孔氧化鋁材料的三組份協(xié)同共自組裝合成機理；2). 通過考察金屬雜原子物種的存在狀態(tài)對所得材料孔壁性質(zhì)的影響，深入認(rèn)識雜原子對介孔氧化鋁孔壁改性的作用機理；3). 通過優(yōu)化有機模板劑結(jié)構(gòu)組成及優(yōu)化制備工藝，制備得到系列具有高比表面積的超微孔氧化鋁基介孔催化材料；4). 基于對鋯物種水解―結(jié)晶速率的雙控合成機理，制備得到系列具有四方相硫化氧化鋯基的固體超強酸孔材料；5). 提出一種無機鋁鹽自水解一步水熱嫁接法，成功制備得到高穩(wěn)定有序且孔壁富含B酸中心的Al-SBA-15介孔材料。研究結(jié)果表明，合成體系中適量金屬雜原子及有機羧酸的引入可顯著抑制Al物種的聚合速率，保留更多量Al-OH用于與模板劑親水嵌段間進行氫鍵作用。所得樣品具有高度有序的二維六方介孔結(jié)構(gòu)、高度均一的介孔孔徑及更高的比表面積和孔體積。此外，骨架中金屬雜原子在原子水平上的高度均勻分散及金屬雜原子-O-Al鍵的形成，兼具促進材料孔壁中Al物種的交聯(lián)，增加四、五配位骨架鋁的相對含量及有效抑制金屬活性組分流失，提高其催化性能和穩(wěn)定性的雙重功效。通過本課題的研究，不僅豐富非硅基介孔材料的制備理論和技術(shù)，且有望制備出結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)越的新型氧化鋁(鋯)基催化材料。

采用新結(jié)構(gòu)有機化合物或混合表面活性劑為模板劑，合成出十余種全新結(jié)構(gòu)的鈦硅/釩硅/硅鋁/磷酸硅鋁/鈦酸鹽及含金屬雜原子的微孔分子篩、介孔材料及微孔-介孔復(fù)合材料；開辟多種高效、快捷、廉價合成新途徑，指導(dǎo)大顆粒分子篩單晶、超細(xì)分子篩等的合成，改善了分子篩及介孔材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和催化性能；結(jié)合分子力學(xué)設(shè)計新型微孔分子篩和介孔材料，綜合利用多元物理化學(xué)手段研究其理論性質(zhì)及晶化過程的熱力學(xué)及動力學(xué)影響因素；針對若干重要工業(yè)反應(yīng)過程，在分子水平上進行催化活性中心組裝，考察了催化劑的結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)與催化反應(yīng)規(guī)律，闡釋了微孔分子篩及介孔材料表面的分子催化機理，篩選出性能優(yōu)越的新型綠色環(huán)保催化劑并投入工業(yè)應(yīng)用。..