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低碳烯烃作为石油化工和精细化工的基础原料在国民经济中扮演重要作用。传统的低碳烯烃生产路线高度依赖于石油原料，石油资源的日渐枯竭引起了烯烃原料的短缺，迫使人们寻找烯烃制备的替代路线。近年来页岩气等非传统天然气的开采技术的成熟使得甲烷成为一种潜在的低碳烯烃制备原料。目前甲烷的利用主要通过先得到合成气再经由甲醇的转化实现，这一过程十分耗能。相较而言，甲烷经由一氯甲烷制备低碳烯烃具有反应条件温和、步骤简单、节能高效的特点。一氯甲烷转化生成低碳烯烃是该技术路线中的重要一步。SAPO-34分子筛能够高效地将一氯甲烷转化为以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃。但常规的SAPO-34分子筛体为微米级别的大晶体，这带来了严重的晶内传质阻力。在反应过程中，产物无法及时扩散脱离催化剂，生成了积碳，堵塞催化剂孔道，导致催化剂快速失活。将晶粒尺寸减小至纳米级别或在晶体中引入额外介孔能够缩短晶体内扩散路径，大大减缓积碳的产生，延长催化剂寿命。因此制备高性能的多级孔道/纳米SAPO-34分子筛对提高整个过程的经济性有重要的意义。 目前合成多级孔道/纳米SAPO-34分子筛的方法主要有软模板法、硬模板法、微波合成法、后处理法等。但是这些方法在工业放大时都面临一些问题，例如模板法通常需要使用昂贵的致孔剂，并且伴随着结晶度和酸性的损失，微波法产率太低，而后处理法对反应条件的控制要求苛刻等。因此从工业生产的角度来说迫切需要开发一些原料廉价易得、步骤简单易于放大的多级孔道/纳米SAPO-34分子筛的合成方法。迄今为止，人们对于结晶过程中分子筛在介观尺度上演化机理缺乏足够的认识，调控分子筛孔道结构和粒径主要依赖于经验和试错，成本高昂且效率不高。为了克服这些问题，有必要对SAPO-34分子筛的结晶过程进行深入研究，并根据结晶机理理性设计合成策略，制备具有优良催化性能的分子筛产品。 本文围绕合成具有优良催化性能的多级孔道/纳米SAPO-34分子筛为核心，通过一系列表征手段系统研究了在不同合成条件下分子筛在介观尺度上的演化过程，深入揭示了分子筛的形成机理。在此基础上设计了一系列合成多级孔道/纳米SAPO-34分子筛的方法，详细表征了分子筛样品的孔道结构和酸性性质。探讨了扩散性能和酸性性能对SAPO-34分子筛在一氯甲烷/甲醇制烯烃反应中对催化性能的影响。为实现多级孔道/纳米SAPO-34分子筛可控合成和催化剂理性设计提供了借鉴与指导。本文的具体研究内容如下: (1)采用XRD、SEM、TEM等表征手段系统考察了以TEAOH为结构导向剂干凝胶转化过程中SAPO-34分子筛的晶化机制，重点跟踪分析了介观尺度下形貌的演化过程。发现在该条件下合成凝胶先形成层状前驱体，随后迅速成核形成大量均匀的纳米分子筛微晶。提出了在高饱和度推动下晶体生长遵循非经典的取向连接机制而不是经典的LaMer机制，相互接触的微晶沿晶轴方向排列后消去晶界进行生长。最终SAPO-34微晶生成形貌规整的块状晶体。在成核完成而晶体生长尚未开始的时间点使用恰当的生长抑制剂可以中断晶体的相互连接，控制其介观结构，合成纳米级的多级孔道SAPO-34分子筛。该方法可以在较宽的合成窗口内以大约90％的高产率得到多级孔道SAPO-34分子筛。通过XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、NH3-TPD和29Si、31P、27Al MAS NMR等表征手段对其结构和酸性性能进行了详细分析。通过本方法合成的多级孔道SAPO-34分子筛很好地保持了分子筛的结晶度和酸性。通过比较具有不同酸量、扩散性能的SAPO-34在一氯甲烷反应中的催化性能，发现催化剂的性能同时受到酸性和扩散性能的影响，在酸性充足的情况下，构筑多级孔道结构能够显著延长催化剂的寿命，当催化剂酸性不足时，强化扩散不能提高催化剂的稳定性。 (2)TEAOH的强亲水性导致干凝胶中溶剂含量难以控制，不利于对晶体结构的有效调控。为了克服这一缺陷，利用水和乙醇二元恒沸物的高挥发性，强化溶剂脱除，得到了干燥粉末状干凝胶，进一步提高结晶过程中的过饱和度。在超高过饱和度的推动下，可以在不使用添加剂或使用微波加热的条件下合成纳米SAPO-34分子筛。通过XRD、FTIR、TGA、SEM等表征手段对结晶过程进行了考察。在这种情况下成核过程中产生大量小晶核，晶体生长机制遵循非经典的取向连接机制。体系中较低的液态溶剂量避免了晶体生长中熟化过程发生，抑制纳米晶体的生长。通过XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、NH3-TPD等表征手段对所得样品的织构性质和酸性性能进行分析。催化考评结果表明纳米SAPO-34在一氯甲烷转化反应中具有优异的稳定性，此外催化剂颗粒尺寸还可以通过调变芳烃循环和烯烃循环的相对贡献影响产物分布。 (3)设计了通过Si源缓释策略调控SAPO-34分子筛晶体大小的新方法。首先提出并证明了具有特定结构的有机硅烷中的C-Si键在水热合成中能够逐渐断裂。借助有机硅烷中C-Si键在水热过程中的逐渐断裂实现Si源的可控释放。通过XRD、SEM、N2物理吸附、13C、29Si NMR、ICP等表征手段对结晶机理进行考察，在这种条件下，Si的释放成为结晶过程的决速步骤，并由此改变了SAPO-34的结晶机理。逐渐释放出来的Si源被成核过程迅速消耗殆尽，产生了大量的小晶核，由于缺乏营养物质支持，小晶核无法进行生长。成核完成后，小晶核的晶体结构逐渐发展，生成高结晶度的晶体，与此同时由于熟化作用使晶体的粒径略有长大，最终生成100nm左右的SAPO-34单晶。在成核过程完成后引入抑制剂可以将晶体粒径进一步减小到80nm左右。利用XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、NH3-TPD和29Si、31P、27Al MAS NMR等表征手段详细解析了合成样品的晶体结构、孔道性质和酸性性能。催化考评结果表明，通过此方法得到的纳米SAPO-34分子筛在MTO反应和一氯甲烷转化反应中均具有较长的催化寿命，产物分布与常规催化剂类似。 通过结晶过程控制SAPO-34晶粒大小的新策略具有过程简单，合成窗口宽，产率高，产品结晶度高和酸性强等突出优势。 研究中所揭示的分子筛结晶机制对于理解分子筛结构对晶体形成过程的依赖关系，分子筛介观结构调控具有借鉴价值。