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分子筛的氮化是近年来新兴的一种合成碱性分子筛的方法，由于氮化过程中电负性低的氮原子部分取代了分子筛骨架中电负性高的氧原子，而使分子筛具有一定的碱性。介孔分子筛由于比表面大以及孔内表面的无定型性而比较容易氮化得到高氮含量的碱性材料，从而具有较高的碱催化活性。本文首先对介孔分子筛MCM-41进行了氮化，详细的研究了氮化后分子筛的结构和酸碱性等物化性能的变化。根据氮化后分子筛的性能改变的机理，首次对碱性氧化物负载的MCM-41 及 SBA-15介孔分子筛进行了氮化研究，以增强其碱性并得到同时具有两种类型的碱性中心的介孔碱催化材料。将其用于一系列的碱催化反应中，分析了氮化后的介孔材料中N原子的存在状态及N原子的引入对材料特性的影响，探讨了氮化后的介孔碱催化材料碱性及催化性能变化的原因。
第一部分：MCM-41介孔分子筛的氮化研究
本节首先考察了氮化条件 (氮化温度、氮化时间、氨气流速、样品质量)及骨架杂原子对氮化后的MCM-41分子筛氮含量、比表面积、晶体结构、形貌、孔径分布等物理性质的影响，并比较了不同合成原料的MCM-41分子筛氮化结果。实验证明，在较高的NH<,3>流速下，相对较低的氮化温度(950℃)和较短的氮化时间(12 h)就可以在保持分子筛原有比表面积、晶体结构和孔径分布变化不大的同时，得到氮含量高达26.09％的MCM-41分子筛。
MCM-41 分子筛氮化前后的红外光谱和固体核磁共振表征结果表明，分子筛氮化后，氮原子部分取代分子筛中的氧原子以-NH-、-NH<,2>等形式进入分子筛骨架，还有一部分吸附在分子筛的表面以 NH<,4><+>的形式存在，分子筛氮化后酸性变化较小，CDCl<,3>吸附红外结果表明氮化后的分子筛出现了一定的碱性位，且随着氮含量的增加而增加。
由于介孔分子筛氮化比较容易，得到的含氮分子筛碱性较强，我们以丙二腈和苯甲醛的Knoevenagal缩合反应为探针反应检验其催化活性，在适当的条件下，目标产物的收率可达98.7％，但没有检测到进一步的Michael加成反应产物的生成。
第二部分：碱土金属氧化物负载介孔分子筛MCM-41和SBA-15氮化研究
碱土金属氧化物是一种应用广泛的碱性催化剂，而将其负载在介孔材料上使其具有分子筛的高比表面和择形性也得到了一定的研究，但是碱土金属氧化物负载在介孔硅上后与载体表面发生作用而碱性大大降低，且由于介孔硅分子筛表面大量的硅羟基的影响而容易发生副反应。我们借鉴MCM-41氮化的研究结果，合成了碱土金属氧化物(MgO,CaO,SrO,BaO)负载的MCM-41及SBA-15介孔材料，并将其在氨气中高温氮化，得到了含氮的碱土金属氧化物负载的介孔碱催化材料，用ICP、SAXS、XRD、N<,2>吸附、FTIR、TEM 等表征了氮化前后的介孔材料的物化性质，比较了氮化前后的介孔碱催化材料对于丙二腈和苯甲醛的Knoevenagal缩合反应、异丙醇脱氢反应、乙醇与苯甲醛的MPV反应的催化活性，并用<29>Si MAS NMR、DRIFTS、CO<,2>-IR、CDCl<,3>-IR、Py-IR和XPS表征分析了氮化前后介孔材料碱性及碱催化能力变化的可能机理。
SAXS、XRD、N<,2>吸附及TEM表征结果说明氮化后的材料仍然保持介孔结构；DRIFTS结果表明氮化后的介孔材料中N原子以-NH-、-NH<,2>及NH<,4><+>等形式存在于分子筛中；<29>Si MAS NMR表征证明部分SiO<,4>四面体中一个O原子被N原子取代；在氮化后的MgO-MCM-41及BaO-SBA-41介孔材料的<29>Si MAS NMR谱图中新出现一个可能是由于Si-(OSi)<,2>O<,2>M基团中其中一个O原子被N原子取代而形成的Si-(OSi)(NHSi)O<,2>M的新峰。由于N的电负性比O小，介孔材料的碱性将会增强，在XPS谱图中碱土金属及Si原子的化学位移都向低场移动。CO<,2>-IR、CDCl<,3>-IR结果证明，氮化后的碱土金属氧化物负载的介孔材料的弱碱中心减少，但是强碱中心有所增加，且碱强度增强。
所有制备的氮化后介孔材料对于丙二腈和苯甲醛的Knoevenagal缩合反应、异丙醇脱氢反应的碱催化活性都远远大于氮化以前，其中BaO-MCM-41及BaO-SBA-15对乙醇与苯甲醛的MPV反应具有一定活性，且氮化后活性得到了一定的增加。
实验说明，高温氮化以部分N原子取代O原子以调变介孔分子筛的碱性是一种切实可行的方法，我们第一次以此种方式调变碱性氧化物负载的介孔硅分子筛，提高了其碱性及碱催化活性，具有一定的理论及实际价值。