分子筛是一类由四面体初级结构构成的具有规则孔道结构的笼型无机材料,因其具有有序规则的孔结构、酸碱性位、较高的水热稳定性以及廉价易生产等特性,被广泛应用于催化、吸附、分离、离子交换和主客体组装等化工领域。MFI型分子筛属于分子筛中应用最广泛的一类,近些年的研究表明,其不含铝的纯硅分子筛Silicalite-1对CH₄、N₂、O2、CO₂、C₂H₆等小分子气体具有很好的吸附效果,对于CH₄/N₂混合气的吸附选择性高于大多数普通吸附剂。随着工业生产要求的提高以及科学的发展,对于分子筛的改性手段越来越多,其中多级孔结构的分子筛是很重要的一种。多级孔分子筛的出现,解决了困扰催化多年的积碳、积大分子、催化剂效率低、扩散阻力大等问题。然而多级孔分子筛却一直没有在吸附分离领域得到应用,最主要的原因是,相比于微孔结构,多级孔结构表面积降低、微孔减少,这些直接导致多级孔分子筛对气体的吸附量和吸附选择性降低,这完全违背了一个吸附剂该有的特点,因此多级孔结构在吸附分离上的研究很少,并且也很少有研究者试图去寻找或者合成一种既不会影响吸附量和吸附选择性又可以体现多级孔结构作用的分子筛材料。基于以上两点,本文探索了以晶种法快速合成多级孔Silicalite-1分子筛和微孔Silicalite-1分子筛的方法,并利用XRD、SEM、TEM、77K氮气吸附等表征分析手段对样品的物相、形貌、孔结构进行了分析,然后对多级孔Silicalite-1分子筛和微孔Silicalite-1分子筛分别进行了CH₄/N₂/CO₂/C₂H₆的吸附分离测试,研究多级孔结构在吸附分离中的作用以及验证本文合成出的多级孔silicalite-1分子筛是否既不会影响吸附量和吸附选择性又能体现多级孔结构性能。主要研究内容和结论有以下几方面:第一,在热水条件下,以硅溶胶为硅源,探索以晶种法快速合成silicalite-1分子筛,改变其中关键反应物的添加量,最终得产生微孔silicalite-1的最佳反应物比例为1:0.1:0.1:0.15:50的二氧化硅/乙胺/四丙基溴化铵（tpabr）/氢氧化钠/蒸馏水以及质量百分数为10%sio2的晶种（二氧化硅来自于硅溶胶）,合成介孔silicalite-1的最佳反应物比例只需在微孔的基础上加入0.3的氟化钾,两种孔型silicalite-1的反应温度和反应时间均为453k和20小时。与常规合成方法相比,该方法大大缩短了反应时间。基于得到的两种孔型silicalite-1,分别对其进行ch4、n2、co2、c2h6四种气体的单气吸附测试,测试结果为微孔silicalite-1具有较大的ch4、n2、co2、c2h6吸附量和较高的ch4/n2、co2/n2、co2/ch4、c2h6/ch4吸附选择性,虽然介孔silicalite-1的各气体吸附量较低一些,但是其对co2/ch4、co2/n2、c2h6/ch4的吸附选择性有所提高,对ch4/n2的吸附选择性与微孔silicalite-1的基本一致。第二,基于探索得的快速合成silicalite-1的方法,改变硅源,得以气相二氧化硅为硅源的微孔和多级孔silicalite-1分子筛,不同于以硅溶胶为硅源的微孔和介孔silicalite-1分子筛的是,气相二氧化硅得到的微孔silicalite-1和多级孔silicalite-1的表面积基本相同,并且两者对ch4、n2、co2、c2h6的吸附量以及对ch4/n2、co2/ch4、co2/n2、c2h6/ch4的吸附选择性也相同。基于以上分析,分别对两者进行ch4/n2、co2/ch4、co2/n2、c2h6/ch4四组混合气的穿透分离实验,结果表明,多级孔Silicalite-1的穿透时间均短于微孔的,并且多级孔Silicalite-1和微孔Silicalite-1对于CH₄/N₂、C₂H₆/CH₄的保留时间是一样的。进一步得出结论,当混合气中分子动力学直径较小的气体分子为弱吸附质、分子动力学直径较大的气体分子为强吸附质（穿透实验中弱吸附质先穿透出来,强吸附质后穿透出来）,用多级孔Silicalite-1分离它们的时候,穿透时间变短并且保留时间不变,与微孔Silicalite-1相比,缩短了变压吸附循环时间,提高了变压吸附效率,达到了更好的分离效果。