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正构烷烃临氢异构化反应是石油化工过程中一类重要的反应，异构化生成的支链异构体能够提高汽油的辛烷值以及中间馏分燃料和润滑油的低温流动性。其中，正庚烷临氢异构化作为一个梦想反应，对于降低汽油中的芳烃含量和提高汽油辛烷值具有重要意义。临氢异构化反应需要在同时具有金属位和酸位的双功能催化剂上进行，其中Pt、Pd等金属组分催化烷烃脱氢和烯烃加氢反应，中间体烯烃的异构化主要在酸性位上进行。SAPO-11分子筛作为工业Pt/SAPO-11催化剂的酸催化组分，因对支链异构体具有独特的择形选择性而受到广泛关注。但是，由于普通的SAPO-11分子筛颗粒较大、一维的微孔孔道较长，带来了严重的孔道内的传质阻力。在异构化反应中，随着异构化程度的提高，分子尺寸变大，在微孔中的停留时间延长，容易生成裂解副产物，降低了异构体的产率。纳米级多级结构SAPO-11分子筛能够缩短异构产物在分子筛孔道中的扩散距离，缩短异构产物在孔道中的停留时间，从而大大降低裂解副反应的发生，提高了异构体选择性。因此，通过可控制备纳米SAPO-11和多级孔SAPO-11成为这一领域研究的热点问题。 已知多级结构SAPO-11合成方法主要分为软模板法、硬模板法、后处理法等。从已有的传质研究可知，晶粒大小、介孔的孔径及其连通性是影响传递过程的关键结构参数，而能够实现对这些结构精确调控的方法还有待发展。从工业应用角度看，普遍采用的致孔剂价格昂贵、制备过程复杂且条件苛刻，因而不适合工业化放大生产;在很多的已知方法中，得到的多级结构分子筛结晶度不高，带来了水热稳定性和酸性的下降，牺牲了分子筛材料的诸多固有优势。晶体生长机制而言，多级孔晶体的已有生长机制主要基于结构导向剂作用，基于经典的LaMer晶体生长机理完成晶体的成核和生长过程。多级孔道磷酸盐分子筛材料面临的真正挑战在于建立以廉价原料为前驱物，通过简单可放大的途径，制备晶粒大小和孔道连通性可控的分子筛晶体结构。自然界的晶体生长机制除了经典LaMer机制外，还存在介晶生长和取向连接等非经典的晶体生长过程。基于此，本论文探索了基于非经典取向连接机制中SAPO-11分子筛的介观结构控制方法，建立了取向组装合成纳米级多级结构SAPO-11分子筛的新方法，得到了具有不同晶粒大小、生长取向和形貌特征的多级结构SAPO-11，并以正庚烷临氢异构化为催化模型体系，研究了多级孔道结构对传递过程、反应动力学及其产物分布的影响规律。本文主要的研究内容和结果如下: (1)基于非经典晶体取向连接生长机制的介观结构调控方法。通过跟踪晶体生长过程，发现在干胶法合成SAPO-11分子筛中，其晶体生长主要遵循非经典的取向连接生长机制，在这一高过饱和度合成体系中能够实现对晶体颗粒大小及其分布的有效控制。由此可以定向制得均匀的小颗粒作为自组装初级模块。第二步，通过加入生长抑制剂与初级模块进行组装，通过二次动态水热晶化，得到了具有海绵状、片状等介观结构特征的纳米级多级孔道SAPO-11分子筛，其维度、取向、孔道和晶粒可调变。借助XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、Py-IR、Coll-IR和29Si、31P、27Al MAS NMR等表征手段对其结构、织构性质和酸性能进行了详细分析，并利用扩散实验对多级结构分子筛的扩散性能进行了研究。基于这一机制设计了一系列取向组装合成纳米级多级结构SAPO-11分子筛的方法，通过两步晶化并结合生长抑制剂合成了纳米级多级结构SAPO-11分子筛，合成方法简单，并且没有损失分子筛的结晶度和酸性。在正庚烷临氢异构化反应中考评了其催化性能，发现多级结构SAPO-11分子筛能够增强异构体在孔道中的扩散性能，有效降低裂解选择性，在海绵状SAPO-11分子筛材料上，获得了已知的最高的异构体产率。通过对正庚烷临氢异构化反应动力学的研究，发现多级结构SAPO-11分子筛能够扩大本征反应动力学控制区，而在扩散控制区更容易生成裂解副产物。同时，发现多级结构中传递性能决定了异构体选择性，扩散距离和产物中的双支链异构体选择性的变化趋势完全一致。 (2)通过跟踪SAPO-11的动态晶化过程，发现在SAPO-11晶体生长过程中，晶核首先在无定形颗粒的外表面开始形成，然后向内生长，是一个典型的从壳到核的晶体生长过程。利用小分子生长抑制剂1，2，3-己三醇，可以抑制晶核的连接生长，同时促进晶粒组装形成类似木桶状的多级结构晶体，这一过程很可能与C-OH和晶体表面的作用有关。通过XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、Py-IR、Coll-IR和29Si、31P、27Al MAS NMR等表征手段对其结构和酸性能进行了详细分析。考察了其在正庚烷临氢异构化反应的催化性能，发现纳米级多级孔道Pt/SAPO-11催化剂上正庚烷的转化率和异构体产率均高于普通Pt/SAPO-11分子筛。 (3)对取向组装方法在磷酸盐分子筛合成中的普适性进行了进一步扩展。通过XRD、SEM等跟踪了干胶转化合成SAPO-11、SAPO-41等的晶体形成过程。在多级孔SAPO-11的介观结构控制中，发现了一种无须加入致孔剂的新合成方法，即先预晶化得到初级纳米晶粒，再通过动态水热晶化促进其沿着b轴连接生长，可以得到片状结构组装成“纸牌屋”型的SAPO-11晶体，开创了通过分步结晶调控晶体形貌的新途径。此外，加入生长抑制剂能够调控最终分子筛产品的形貌结构，通过取向连接自组装形成有序组装的小颗粒晶体，并增强了孔的开放性。通过XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、Py-IR、Coll-IR和29Si、31P、27Al MAS NMR等表征手段对其织构性质和酸性能进行了详细分析。最后，对其在正庚烷临氢异构化反应中的催化性能和反应动力学进行了考察，结果进一步证实了扩大本征反应动力学控制区域和促进扩散传质对提高异构体选择性具有决定作用。取向连接自组装在合成多级孔道SAPO-41分子筛中的应用进行了初步的探索研究，为未来合成纳米级多级孔道SAPO-41分子筛提供参考。 论文发展了基于非经典晶体生成机制的分子筛结构控制新方法，并且对其中的晶体生长机理、介观结构对制备方法和抑制剂等的依赖关系等制备规律进行了总结。同时，在正庚烷临氢异构化中，通过结合催化剂评价、动力学研究和扩散性能研究，揭示了多级孔对产物分布的影响规律。