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低碳烯烃（乙烯、丙烯和丁烯）是化工行业中极其重要的基础原料。由于全球天然气的储量丰富，以甲烷为原料经氯甲烷制备低碳烯烃的路径，因反应条件温和，引起了国内外研究者的极大关注。本论文采用具有独特孔道结构和酸性可调控的HZSM-5分子筛为催化剂，考察不同硅铝比、不同金属改性的HZSM-5分子筛对氯甲烷偶联制备低碳烯烃(MeXTO)的影响，并优化反应工艺。 本论文首先系统地考察了不同硅铝比HZSM-5分子筛原粉对催化MeXTO反应性能的影响，采用XRD、N2吸附-脱附和NH3-TPD等表征手段，对催化剂的孔结构和表面性质进行表征分析，探讨催化剂的孔结构与表面性质对其催化性能的影响规律。结果表明:随着硅铝比增大，HZSM-5分子筛的孔体积和孔径均逐渐增加，而分子筛表面的酸量和酸强度逐渐减弱，氯甲烷的转化率逐渐降低，低碳烯烃的选择性逐渐增大，催化剂的稳定性也逐渐提高。当硅铝比为80时，HZSM-5分子筛具有最佳的催化性能，在反应温度450℃、质量空速2.45 h-1下，氯甲烷转化率为92.9％，低碳烯烃选择性为78.3％，可以稳定运行28h。在此基础上，考察了质量空速和反应温度对MeXTO反应的影响。结果显示:随着质量空速的增大，氯甲烷转化率逐渐降低，而低碳烯烃选择性逐渐增大;而随着反应温度的升高，氯甲烷转化率逐渐增大，而低碳烯烃选择性呈现先增大后降低的趋势，在450℃反应时，低碳烯烃的选择性最高。此外，研究了反应温度对失活催化剂再生能力的影响，结果表明:在450℃下出现的催化剂失活是可逆的，可通过空气氛围下高温煅烧得到再生;而在500℃下出现的失活是不可逆的，其原因是由于分子筛骨架上的铝原子与氯甲烷偶联产生的HCl形成AlCl3从骨架上脱除，而引起骨架坍塌导致的失活是不可再生。 其次，论文研究了碱金属或碱土金属元素改性的HZSM-5分子筛对氯甲烷偶联制备低碳烯烃的影响。选用硅铝比为50的HZSM-5分子筛作为母体，采用等体积浸渍法进行金属元素改性。在对分子筛进行单金属元素改性的研究中，分别考察了碱金属Na、K和碱土金属Mg、 Ca改性的HZSM-5分子筛对MeXTO反应性能的影响，并利用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和Py-IR对催化剂的表面结构和酸性进行表征。结果表明:在一系列碱金属元素的改性中，2Na/HZSM-5分子筛中由于中强酸酸量的大幅降低，同时又保留了部分的弱酸酸量，因而具有较高的低碳烯烃选择性;在一系列碱土金属改性中，7Ca/HZSM-5和7Mg/HZSM-5分子筛上，氯甲烷转化率能达99％以上，低碳烯烃选择性也高达89％以上，7Ca/HZSM-5分子筛催化MeXTO反应能稳定运行28 h，而7Mg/HZSM-5分子筛仅稳定运行6h后活性便开始下降。在钙镁复合金属元素改性的研究中发现，5Ca-2Mg/HZSM-5双金属元素改性的分子筛表现出最优的催化性能，在450℃，2.45 h-1下，5Ca-2Mg/HZSM-5分子筛上氯甲烷的转化率可达99.7％，低碳烯烃的选择性达90.8％，其中，丙烯选择性为57.4％，反应可以稳定运行56h，经86h后，氯甲烷的转化率由99.3％降低到20％。5Ca-2Mg/HZSM-5催化剂经二次失活、二次再生后，仍可稳定反应56h，达到新鲜催化剂的性能指标，表明该催化剂有良好的再生重复性，可多次再生、重复使用 通过对三种分子筛催化剂（7Mg/HZSM-5、5Ca-2Mg/HZSM-5和7Ca/HZSM-5）分别在反应2h、6h、10h、16h、28h、36h和56h后进行TG和N2吸附-脱附表征，构建积碳含量对分子筛孔结构的影响，探究可能的催化剂失活过程。结果显示:7Mg/HZSM-5分子筛表面的积碳量由4％增加到6％时，其比表面积和孔容的骤降导致了7Mg/HZSM-5分子筛的失活，尽管7Mg/HZSM-5分子筛产生的积碳量最少，但推测其产生的积碳主要沉积在分子筛的孔道口附近或在孔道内的某些特定位点上，而导致了催化剂的快速失活;5Ca-2Mg/HZSM-5分子筛产生的积碳量随反应时间而逐渐增多，但可能较均匀的分散在分子筛的孔道内，致使其比表面积和孔容缓慢下降，因而反应稳定运行56h而未失活。