碳四资源的深度利用是石油化工领域的重要研究课题。近年来异丁烷脱氢以及烷基化发展迅速,异丁烷成为新兴的热门产品,而正丁烷尚无合理的利用途径。正丁烷异构化制异丁烷技术,将为解决正丁烷过剩和异丁烷需求量增加的问题提供一条合理的技术路线。因此,本文针对金属氧化物催化剂和分子筛催化剂在正丁烷异构化反应中的应用展开研究。本文研究了硫酸化氧化锆催化剂SO42-/Zr O2-Al2O3（SZA）上正丁烷异构化的反应性能。通过考察反应条件（温度和载气等）和催化剂制备条件（硫酸负载量）对正丁烷异构化反应的影响发现,SZA催化剂上正丁烷异构化反应的最佳温度为200°C;氮气作为载气是惰性的,氢气是非惰性的,除稀释作用外,还与催化剂发生相互作用,提高催化剂稳定性;硫酸化处理能增大催化剂的比表面积、稳定四方晶相Zr O2、减小催化剂晶粒尺寸,并为催化剂表面提供了丰富的Br?nsted酸性位;不同硫酸负载量的催化剂上的异构化反应性能依赖于其表面酸性质,强Br?nsted酸性位在正丁烷异构化反应中发挥重要作用,而Lewis酸与反应性能之间没有直接关系。催化剂酸性质和孔道结构对正丁烷异构化反应性能有重要影响。SZA催化剂在160-260°C低温条件下就可催化正丁烷发生异构化反应,并以单分子反应为主;而H-ZSM-5分子筛需要在高于300°C的温度下催化正丁烷发生反应,且在300-400°C温度范围内以发生双分子反应为主。此外,SZA催化剂存在快速失活的缺点,而H-ZSM-5分子筛在300-400°C温度范围内表现出良好的稳定性。根本原因在于两类催化剂不同的酸性质和孔道结构:正丁烷转化速率取决于催化剂表面酸性位的强度;而产物分布（或单/双分子异构化反应所占比例）取决于孔道结构和酸性位密度。SZA催化剂反应过程中正丁烷与硫酸物种之间发生氧化脱氢生成的水和亚硫酸物种导致酸强度降低是造成催化剂快速失活的根本原因,而H-ZSM-5催化剂的酸性位强度和数量在反应过程中变化很小,使其表现出良好的催化稳定性。分子筛拓扑结构对正丁烷异构化反应性能有决定性作用。低温条件下正丁烷在H-ZSM-5分子筛上以发生双分子反应为主,而在H-Beta分子筛上单分子和双分子反应路径同时存在。单分子和双分子反应路径（双分子异构和歧化）分布情况取决于强Br?nsted酸性位密度和分子筛孔道结构,其中孔道结构为决定性因素。分子筛孔道交叉处形成的空腔为双分子反应提供了空间。H-ZSM-5分子筛通道交叉处形成的空腔体积小,限制了三甲基C8中间体的形成,导致歧化反应产物丙烷和戊烷的选择性升高。此外,H-ZSM-5分子筛基本无介孔,其狭窄的孔道结构影响由双分子反应产生的较重产物（戊烷）的扩散,导致严重的二次“二聚-裂化”反应和较高的丙烷选择性。此外,在催化剂表面酸性位强度相差不大的前提下,正丁烷初始转化速率取决于强Br?nsted酸性位数目;分子筛的孔道结构对催化剂的稳定性有一定作用,并进一步影响到随着反应时间的延长,正丁烷反应产物分布的变化情况。