随着人们环保意识的增强,清洁燃料的环保指标要求日益严格,汽油作为大宗产品用于汽车内燃机的燃料,其组成中的烯烃和芳烃的含量将日益受到限制。因此,发展烃类临氢异构化作为生产汽油高辛烷值调和组分的工艺技术将会更加得到重视。目前,异构化催化剂主要以贵金属Pt、Pd作为双功能催化剂的金属组分,由于贵金属催化剂存在着成本高和来源少等问题,限制了其大规模的工业应用,因此开发低成本、高活性、高选择性的非贵金属异构化催化剂具有十分重要的意义。目前,镍取代贵金属异构化催化剂的研究表明,尽管非贵金属镍基催化剂具有较高的性价比,但是该类催化剂的氢解活性高,导致了异构化选择性明显降低,因此,异构化过程中抑制Ni的氢解活性尤为重要。本文针对镍基催化剂存在氢解活性高的问题,提出了引入第二金属(M)的修饰的策略,探索了修饰金属类型、第二金属引入量和引入方式对异构化催化剂的物化性质和性能的影响,研究了双金属Ni-M/SAPO-11催化剂的构效关系。本文以正辛烷临氢异构化为模型反应,考察并优化了反应条件,在反应温度为340°C,反应压力为2.0 MPa,氢烃体积比为400,不同质量空速下对镍基单金属和双金属催化剂进行了评价分析。发现相比于单金属Ni/SAPO-11催化剂,双金属Ni-Cu、Ni-Sn/SAPO-11催化剂能够明显抑制氢解副反应,提高异构化选择性。通过考察催化剂的制备方法,确定了共浸渍法可以作为双金属催化剂的最佳制备方法,为镍基非贵金属异构化催化剂的设计和工业应用进行了以下方面的应用基础研究。通过水热晶化的方法合成了SAPO-11分子筛作为异构化催化剂的载体,制备了四种双金属Ni-M(M=Cu、Zn、Co、Sn)/SAPO-11催化剂,比较了引入不同金属对催化剂物化性质和催化性能的影响,并筛选出了合适的第二金属修饰剂。结果表明,引入的第二金属Cu、Zn、Co、Sn与Ni之间存在相互作用,Ni-M之间存在电子传递,引入的第二金属Cu、Zn、Sn可以作为供电子体,提供电子给Ni,增加Ni原子的电子密度,改变了Ni的金属性质,Co的引入不能提供电子给Ni,反而降低了Ni的电子密度;各催化剂的评价实验表明,引入的Co提高了Ni的氢解活性,降低了催化剂异构化选择性,引入的Zn在一定程度上抑制了Ni的氢解活性,引入的Cu和Sn有效地抑制了Ni的氢解活性,提高了异构化选择性,因此,Cu和Sn可以作为抑制Ni氢解活性的第二金属修饰剂。制备了不同Ni/Sn比的双金属Ni-Sn/SAPO-11催化剂,考察了Ni/Sn质量比对催化剂的物化性质和催化性能的影响,发现了双金属Ni-Sn/SAPO-11催化剂中Ni-Sn合金与催化性能之间的构效关系。结果表明,在双金属Ni-Sn/SAPO-11催化剂中,引入的Sn与Ni形成了Ni-Sn合金,Ni-Sn合金中的Sn起到了“稀释”Ni的组装尺寸和调变Ni的电子性质的作用,改变了Ni的金属性质,抑制了Ni的氢解活性。当Ni/Sn质量比为4.5时,双金属3NiSn/SAPO-11催化剂比单金属3Ni/SAPO-11催化剂表现出更高的异构化选择性。向单金属Ni/SAPO-11催化剂中引入了第二金属Cu进行修饰,制备了不同Ni/Cu比的双金属Ni-Cu/SAPO-11催化剂,考察了Cu的引入量对催化剂物化性质和催化性能的影响。结果表明,第二金属Cu与Ni形成了Ni-Cu合金,Ni-Cu合金的集团效应使Cu减小了Ni的组装尺寸,同时Ni-Cu之间存在电子传递,Cu提供电子给Ni,增加Ni原子的电子密度,改变了Ni的金属性质。当Ni负载量为3 wt%,Cu负载量为1.5 wt%时,异构化中的氢解副反应得到了有效地抑制,双金属3Ni1.5Cu/SAPO-11催化剂的异构化选择性可与贵金属Pt/SAPO-11催化剂相媲美,另外,比较了双金属Ni-Sn/SAPO-11和Ni-Cu/SAPO-11催化剂的异构化性能,发现双金属Ni-Cu/SAPO-11催化剂表现出更高的活性和异构化选择性。最后,研究了Cu的引入方式对双金属Ni-Cu/SAPO-11催化剂的物化性质和催化性能的影响,通过共浸渍法、分步浸渍法、共沉淀法和机械混合法制备了六种双金属NiCu/SAPO-11催化剂,比较了不同制备方法对催化剂性能的影响。结果表明,浸渍法和共沉淀法制备的催化剂中形成了Ni-Cu合金,共浸渍法制备的催化剂Ni和Cu分散均一,分步浸渍法制备的催化剂Ni和Cu未得到较好的分散,共沉淀法制备的催化剂金属粒径最小,但是Ni物种与载体存在强相互作用力,NiO和CuO机械混合制备的催化剂难以形成Ni-Cu合金;另外,制备方法还影响了催化剂的金属中心和酸性中心的匹配;催化剂的评价结果表明,形成的Ni-Cu合金能够有效地抑制了氢解反应,在不同的Cu的引入方式中,共浸渍法制备的催化剂表现出最佳的活性和辛烷异构体选择性。