【目的】 甲烷无氧芳构化反应是天然气化工领域的一个前沿研究课题。【方法】 采用浸渍法制备Mo/商用HZSM-5、Mo/纳米HZSM-5和Mo/中空胶囊HZSM-5催化剂。采用ICP、XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、NH3-TPD和XPS表征技术研究了三种Mo基分子筛的物化性质，并考察其甲烷无氧芳构化性能。采用TG和TPO手段定性和定量分析了三种催化剂的积炭分布情况。通过周期12CH4/13CH4同位素切换脉冲技术追踪甲烷芳构化过程中Mo/中空胶囊HZSM-5上的碳循环路径。【结果】 催化剂孔道内活性碳物种会参与到苯的形成中。Mo/中空胶囊HZSM-5催化剂具有较高的CH4转化率和芳烃收率，以及良好的催化寿命。Mo/纳米HZSM-5和Mo/中空胶囊HZSM-5的分子筛晶粒尺寸和酸强度相近，而Mo/中空胶囊HZSM-5的失活速率最小，这可能归因于中空胶囊结构中反应物和产物传质更快。