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分子筛由于其特殊的结构，在离子交换、催化、吸附分离等方面都得到广泛的应用。然而对于多数直接合成的分子筛，其功能和性质往往不能满足要求，需要二次处理。二次处理最常用的方法是离子交换。但是某些交换过程很难完成，而且多次交换会带来废液。因此如果能够将离子交换和合成过程结合起来，也就是在水热合成的过程中直接将功能性的离子引入到合成产物中，必将大大缩短合成周期，节省能耗，降低成本。
对于分子筛的改性除了改进合成方法之外，还可以通过后期处理来优化分子筛的性能。例如通过改性使分子筛具有二次介孔，同时不破坏原来的骨架结构，这样就可以在不影响其催化分离效果的基础上，大大加速扩散传质效应。
由于多孔材料结构的多样性，正确的表征多孔材料的微结构是目前具有挑战性的任务。吸附法是最常用的表征多孔材料孔结构的手段。但是目前最常用的液氮温度(77 K)下的N2吸附对某些微孔材料的孔结构表征是有缺陷的。CO2吸附表征正好可以有效地弥补N2吸附的不足。因此需要对CO2吸附表征的特性进行深入研究。
本文以常见的LTA型，FAU型和MFI型分子筛为研究对象，对其合成、改性和表征进行研究，并用分子模拟的方法从微观角度考察其吸附行为。本文主要内容及结果如下：
将水热合成与离子交换相结合直接合成含锂低硅X分子筛(Li-LSX)。结果表明水热法直接合成Li-LSX分子筛是可以实现的，关键是调节合成体系中各种碱金属离子的量使平均离子半径达到合适的值。Li-LSX分子筛合成体系中Li+，Na+，K+的最优配比为5:6:18。本文还探讨了SiO2/Al2O3、老化时间、晶化时间对产物结晶度的影响，得到最优的合成条件。
采用NaOH碱处理技术对NaY分子筛进行脱硅改性。结果表明：碱处理通过选择性的脱除骨架硅可以使NaY分子筛中产生二次介孔，同时不会使分子筛的骨架坍塌。比较适宜的碱溶液是浓度为2 g/L的NaOH，比较适宜的处理时间为11 h。间歇处理有利于分子筛的脱硅，超声清洗可以有效地除去从骨架中脱除出来的硅，从而有利于下次碱处理过程的脱硅。
通过测定CO2在多孔材料上的吸附平衡数据，探讨CO2吸附表征多孔材料的特性。对于活性炭材料的研究结果表明：在各种分析模型中，只有密度泛函理论(DFT)模型分析的微孔孔容与CO2吸附等温线反映的吸附性能一致，是准确描述活性炭微结构的表征分析方法。DFT模型分析结果显示：CO2吸附发生在活性炭极微孔内。
考察分子筛材料的CO2吸附表征特性。首先对具有相同孔道形状，孔径大小不同的3A、4A和5A分子筛(LTA型)进行研究。结果表明：N2吸附无法表征3A和4A分子筛的孔结构，而CO2可以。对于4A和5A分子筛，在35 s的吸附时间内CO2吸附就可以达到平衡，而对于孔径较小的3A分子筛，100 s也不能达到平衡。由最大吸附容量和D-A方程计算的微孔孔容与文献值最接近。由于LTA型分子筛具有球形孔道，所以只有HK球形模型(HKsphere)才能很好地描述其孔结构。
对有相同阳离子而有不同孔道形状的NaA(LTA)、NaY(FAU)和NaZSM-5(MFI)分子筛进行CO2吸附表征。结果显示由D-A方程得到的微孔孔容与文献值一致。孔径分布分析结果表明HKsphere模型能够很好地描述具有球形孔的NaA和NaY分子筛，而HKcylinder模型可以准确表征具有柱状孔的NaZSM-5分子筛。对于只有球形孔道的NaA+NaY混合物，HKsphere模型就能很好地描述其孔径分布。而对于同时含有球形孔道和柱状孔道的NaA+NaZSM-5混合物，单一的HK方法不能得到准确的结果，需要采用结合的方法。使用HKcylinder模型可以得到材料中的柱状孔的分布情况，使用HKsphere模型可以得到材料中的球形孔的分布情况。
采用巨正则系综的蒙特卡罗(GCMC)方法模拟了CO2在LTA(4A和5A)和FAU型(NaX和NaY)分子筛上的吸附行为。计算结果表明已有的通用力场不适合分子筛吸附CO2的体系，需要对力场进行优化。采用计算结果与实验数据拟合的方法得到一组适合CO2/5A分子筛吸附体系的优化力场参数。这些力场参数同样适合CO2在4A分子筛上的吸附体系。用由LTA型分子筛得到的优化力场参数计算NaY分子筛吸附CO2的等温线，计算值与实验值相差较大，说明根据LTA型分子筛得到的优化力场不适合FAU型分子筛结构。采用拟合实验数据的方法，同样得到一组适合NaY分子筛的优化力场，并用其计算NaX分子筛的CO2吸附等温线，结果与实验值相吻合，可见适合NaY分子筛的力场同样适合NaX分子筛。综上所述，要想得到符合实际的结果，必须根据结构的不同调节力场参数，但是相同的骨架结构可以用相同的力场参数来描述，并不受硅铝比和骨架外阳离子的影响。
根据优化力场考察了CO2在LTA和FAU型分子筛上的吸附行为，结果表明：在4A分子筛中，Ⅲ位是第一优先吸附位。吸附的CO2主要分布在5A分子筛α笼的中心和八元环孔道中。对于NaY分子筛，SⅡ是第一优先吸附位，随着吸附量的增加，SⅡ位Na+与CO2之间的距离越来越短，但是SⅡ位Na+离子附近的CO2与Na+之间始终呈现近似直线的构型。对于NaX分子筛，SⅢ’是第一优先吸附位。根据优化力场计算了体系的等量吸附热，与文献提供的实验数据基本吻合。