目前为了寻找可再生资源代替化石能源,人们利用生物质能源来生产燃料和化学品减少了对化石能源的依赖性,催化可再生生物质能源,特别是非常丰富和不可食用的木质纤维素的转化是建立可持续的化学社会的关键,在生物质中纤维素作为主要成分,所以温和条件下纤维素的高效转化在生物质平衡中起着至关重要的作用。因此,设计一种高效易回收的绿色环保型非均相催化剂是非常重要的。多金属氧酸盐（Polyoxometalates,POMs）具备较强的Br?nsted酸性,在纤维素转化进程中处于举足轻重的地位。POMs的固相化是多酸研究领域的重要研究内容,将其通过固载或固化的方式构建成非均相催化剂,并可以通过改变其组成调控其酸性,满足纤维素水解串联反应的需要。为了提高产物的选择性,反应过程高效地进行,本文将以Keggin型多金属氧酸盐H3PW12O40为基础,设计合成一维棒状介孔纳米催化剂、三维纳米空心球状POMs催化剂和二维酸碱双中心薄层介孔纳米POMs复合催化剂,考察其在纤维素水解过程中的反应活性。具体内容如下:1.通过表面活性剂包裹合成具有介孔组成的[C16H33N（CH3）3]xH3-xPW12O40[（CTA）_xH_3-x-x PW,x=1,2和3]多酸（HPA）纳米棒,通过IR、³¹P、SEM、TEM等技术手段对其进行表征,并探究在纤维素水解中的催化活性,我们发现（CTA）H2PW纳米棒催化剂的活性最高,在水与甲基异丁基酮（MIBK）组成的双相溶剂中,加热到140°C下反应11 h得到的转化率约为100%,5-羟甲基糠醛（5-HMF）的产率为57.2%,高于在相同条件下（CTA）H₂PW纳米球催化剂的催化活性。在水相体系中于160°C加热8 h,5-HMF和葡萄糖的产率分别为4.5%和54.3%。（CTA）H₂PW纳米棒对于木质纤维素等原料表现出更高的耐受性,即玉米秸秆在水中的转化率为35.4%时,葡萄糖和木糖的产率分别为19.8%和8.3%。此外,（CTA）H₂PW纳米棒在木质素生物质转化中表现出更高的效率和可重复使用性,可重复使用十次催化活性几乎没有降低,表现出（CTA）H2PW纳米棒较高的稳定性。2.采用天然蜂蜡为相变模板,结合软硬模板的优点合成（CTA）_xH_3-xPW（x=1,2,3）空心球催化剂。利用IR、XRD、³¹P、SEM、TEM、BET等来确定化合物的结构、形貌。实验中发现（CTA）_xH_3-xPW空心球得到了最高的5-HMF产率,反应条件为:在130°C下,0.1 g纤维素,0.08 mmol催化剂在水和MIBK的双溶剂中反应10 h,得到纤维素的转化率为100%和5-HMF、葡萄糖的产率为62.3%、12.5%。对于蔗糖、纤维二糖、淀粉表现出更高的耐受性,有如此高的性能归因于适度的Br?nsted酸性和较大的比表面积和孔径,空心球形貌有利于对底物的吸附和产物的保护作用,并且在重复使用十次后,催化活性没有明显的降低,有较高的热稳定性,除此之外,使用的天然蜂蜡模板可以溶于热乙醇中,在温和条件下可以去除核心,可以进行回收利用,方法简单,成本低廉,有一定的潜在价值。3.将H₃PW₁₂O₄₀通过沉淀浸渍法固载到g-C₃N₄中,成功地合成了具有酸碱双中心薄层介孔HPW/C₃N₄纳米复合材料。通过IR、XRD、TEM及氮气吸附-脱附等温线等技术手段揭示了多金属氧酸盐通过静电作用固载到g-C₃N₄的表面上,并考察HPW/C₃N₄在纤维素转化中的催化性能。实验表明,HPW/g-C₃N₄（30%）复合材料在纤维素水解过程中表现出优异的催化性能。最佳反应条件为:在140°C反应11 h,0.1 g纤维素,催化剂用量为0.2 g,MIBK/H₂O=10:1,纤维素转化率约为100%,5-HMF的产率高达58.6%,葡萄糖的产率为10.4%。HPW/g-C₃N₄（30%）不仅对纤维素有较强的催化活性,对于其他多糖（蔗糖、纤维二糖、淀粉）也适用。重复使用十次后,催化剂的活性几乎没有降低,说明HPW/g-C₃N₄（30%）的化学稳定性、热稳定性较高并且该催化剂具有环境友好型,成本低廉,以及获取资源较为丰富等优点。