随着汽车拥有量的增加,汽车所导致的大气污染问题日益严峻。在汽车尾气催化系统中安装碳氢捕集催化剂是控制冷启动尾气中碳氢化合物排放的有效措施。作为碳氢化合物捕集催化剂,应具有较大的吸附容量、较高的脱附温度和良好的水热稳定性。本论文立足于设计、开发一代碳氢化合物捕集的新型催化剂,对碳氢化合物捕集催化材料的合成将从两个角度出发,一是从具有10MR和12MR交叉孔道、已被公认的最佳候选捕集催化剂SSZ-33出发,‘对其合成过程、合成体系及合成路线进行优化与拓展的研究；二是从开发新结构碳氢化合物捕集催化剂的角度出发,选取具有鲜明结构特点的层状FER分子筛展开了研究。并在研究两类材料的合成、改性、性能与晶化机理的同时结合碳氢化合物捕集反应探讨其结构与性能的特点。具体内容如下：1、基于SSZ-33为最有希望的碳氢化合物捕集材料,但其缺少在合成上的规律性认识,以及更进一步的结构与性能的研究。通过研究动态体系合成B-SSZ-33分子筛的晶化过程,以碘化N,N,N-三甲基-8-铵基-三环[5.2.1.02.6]癸烷(RI)为结构导向剂成功合成B-SSZ-33分子筛。详细考察了温度效应、晶种效应及结构导向剂阴离子对晶化速率的影响,提出以ROH：RI=1：4的混合物为结构导向剂的低成本、高效率的合成方法,并在此基础上优化了B-SSZ-33的合成条件。考察了合成凝胶中Si/B比和Na+/Si比的改变,对合成的B-SSZ-33分子筛碳氢化合物捕集性能的影响。研究表明,降低Si/B比使合成样品的酸量和酸强度增大,导致甲苯与分子筛的作用力增强,脱附温度升高;合成体系Na+/Si比的增大,可能最终影响到合成样品的酸性质和比表面,使样品的甲苯脱附温度升高且脱附面积增大。2、为改善硅硼酸盐分子筛的弱酸性特征,采用原位和后处理两种策略对SSZ-33分子进行铝化改性。后处理改性采用直接交换法、插入法和浸渍法后处理母体B-SSZ-33,制备了骨架含铝的Al-SSZ-33。三种后处理方法中,直接交换法为脱硼补铝同时进行的过程,制备的A1-SSZ-33-DEX表现出良好的酸性质。对直接交换法的影响因素进行了考察,结果表明,调节交换时间、交换液浓度和交换温度可以调节Al-SSZ-33的硅铝比和孔性质。原位改性采用温度过程控制,将晶化分为两个阶段首次原位成功制备了Al-SSZ-33分子筛。考察了原位合成Al-SSZ-33分子筛的影响因素,并比较了原位与直接交换两种方法制备的Al-SSZ-33分子筛物化性能的差异,由于制备Al-SSZ-33分子筛的两种方法的合成机理不同,使两种方法制备的样品中铝的分布、酸性质和孔结构有所不同。将Al-SSZ-33用于碳氢化合物捕集测试,结果表明,直接交换法制备的H-A1-SSZ-33-DE3由于其较强的酸性、后处理过程中脱落的物种可能形成微量的二次孔及对晶体表面孔口的修饰,故而表现出比母体H-B-SSZ-33更大的甲苯吸附容量和更高的脱附温度。H-A1-SSZ-33-DE3的Tmax达到220℃,Tend达到270℃,表明H-A1-SSZ-33-DE3表现出优越的碳氢化合物捕集性能。而原位合成的H-A1-SSZ-33分子筛的甲苯脱附曲线不同于后处理合成样品的甲苯脱附曲线。原位合成样品中不均匀的铝分布,可能造成了不同强度酸中心的吸附位,表现出更高的甲苯脱附温度,其甲苯脱附最终时的温度在300℃以上。因此表明原位合成Al-SSZ-33,不仅在合成方法上表现出一定的优势,而且制备的样品也表现出优越的碳氢化合物捕集性能。3、基于FER分子筛层状结构可塑性的特点,开展了FER分子筛合成和原位改性的研究。使用原位固相转化法制备了FER分子筛,详细考察晶化过程中的影响因素并探讨其转晶机理。采用调变投料OH-/A12O3比对FER分子筛进行原位改性,合成的样品表现出了不同的组成、形貌、孔结构和酸性质。随碱含量的增大,合成的FER分子筛得到了原位剥层,但并非微观层面的剥层,而是介观尺度上的剥层。H-FER分子筛用于碳氢化合物捕集测试,结果表明其对甲苯的吸附,主要以物理吸附或弱吸附为主,出现较小的化学吸附峰。通过调变投料的碱含量,对FER分子筛原位改性,可使化学吸附甲苯的脱附温度升高或脱附面积增大。这是由于提高碱含量,使产品具有更大的酸量,产生了更多较强的吸附位,并且形成疏松堆积的形貌、层间存在的缝隙可能形成了大量的二次孔所致。4、为了改善FER分子筛对碳氢化合物的捕集性能,通过后处理改性FER分子筛探索具有FER结构复合材料的合成与性能。采用FER分子筛作硅铝源,通过碱溶液降解法成功合成了具有FER结构的微孔／介孔复合分子筛材料和具有FER次级结构单元的六方有序的介孔分子筛ReFM。微孔／介孔复合材料中既含有FER结构相又含有MCM-41结构相。对降解过程的研究发现,改变降解过程中降解时间,可以调节复合材料中介孔与微孔的比例,还可调节复合材料的酸性质。而ReFM,由于植入介孔骨架的FER次级结构单元具有一定的酸性、较强的刚性和较大的体积,使其表现出较常规合成的MCM-41更强的酸性、更厚的孔壁和更高的水热稳定性。将两种后处理FER分子筛得到的材料用于碳氢化合物捕集实验,结果表明微孔／介孔复合分子筛与FER分子筛的甲苯程序升温脱附曲线相似,都出现代表弱吸附位的脱附峰和强吸附位的脱附峰。随FER分子筛在碱溶液中降解时间的延长,合成的微孔／介孔复合分子筛的两个甲苯脱附峰逐渐靠拢,且两峰的面积逐渐增大。对于具有FER次级结构单元的介孔分子筛ReFM,其甲苯脱附曲线与MCM-41相似,只有一个较大的甲苯脱附峰,并且脱附峰的跨度区间较大,脱附结束的温度接近200℃。因此,从甲苯的脱附温度与脱附面积综合考虑,两种后处理FER分子筛制备的材料一定程度上改善了对碳氢化合物的捕集性能。以上研究工作对分子筛在碳氢化合物捕集领域的进一步应用,以及对新型分子筛催化材料的开发将起到积极的推动作用。