工业催化过程中均相酸催化剂的大量使用,带来了设备腐蚀严重,废液处理困难和环境污染等一系列问题,本论文致力于发展一种易分离、可循环使用的复合固体酸多相催化剂,将具有优异酸催化活性的Aquivion新型全氟磺酸树脂（perfluorosulfonic acid resin,PFSA）固载于介孔二氧化硅（m-SiO₂）上制备Aquivion@m-SiO₂有机-无机复合固体酸催化剂。本论文的主要研究内容包括Aquivion@m-SiO₂催化剂的制备、表征及其在果糖催化脱水制5-羟甲基糠醛（5-HMF）和5-HMF与异丁烯（IB）催化醚化制生物柴油添加剂中的应用三部分。通过考察两个反应中Aquivion@m-SiO₂催化剂的催化性能,并结合催化剂的表征结果,建立构效关联。本论文以具有两亲性的Aquivion磺酸树脂为模板和酸介质,四乙氧基硅烷（TEOS）为硅源,采用溶胶-凝胶法经硅凝胶焙烧制备m-SiO₂载体,表征得出m-SiO₂载体具有丰富的孔道结构和较大的比表面积。采用浸渍法制备Aquivion@m-SiO₂催化剂并调变Aquivion树脂的负载量。Aquivion@m-SiO₂催化剂同时兼具Aquivion树脂和m-SiO₂载体的特征属性,且在催化剂的连续循环使用中表现出稳定的酸催化性能。反应后的Aquivion@m-SiO₂催化剂与稀硝酸进行简单的质子交换便能实现酸性位的活化再生,说明Aquivion树脂和m-SiO₂载体是牢固结合在一起的。空白实验证实催化剂的酸催化活性来自于Aquivion树脂中的磺酸基团。热重分析得出催化剂在280?C以下环境工作时热稳定性良好。在果糖催化脱水制5-HMF反应中,Aquivion树脂负载量为10%的Aquivion@m-SiO₂催化剂表现出优异的催化性能,以二甲基亚砜（DMSO）为溶剂原因是在强极性溶剂DMSO中目标产物（5-HMF）比较稳定,且DMSO还可以作为电子受体和电子供体来改善果糖催化脱水制5-HMF反应。设计正交试验对反应条件进行优化后,果糖转化率达到100%,目标产物（5-HMF）产率为85%。与近期报道的Br?nsted酸催化体系相比较,10%Aquivion@m-SiO₂催化剂得到了较高的产率(mol _HMF/mol _H⁺)。在5-HMF与IB催化醚化反应中,Aquivion树脂负载量为45%的Aquivion@m-SiO₂催化剂表现出优异的催化性能。以中等极性的四氢呋喃（THF）为溶剂,催化醚化反应中催化剂上的反应物吸附和产物脱附达到最佳平衡。设计正交试验对反应条件进行优化后,5-HMF转化率达到76%,目标产物5-叔丁氧基甲基糠醛（tBMF）产率为61%。与前人报道该催化反应的固体酸催化剂相比较,45%Aquivion@m-SiO₂催化剂得到了较高的tBMF产率。Aquivion@m-SiO₂催化剂的优异性能可能归因于:本实验制备的m-SiO₂载体具有丰富的孔道结构,且平均孔径高达11 nm,在Aquivion@m-SiO₂催化剂中,Aquivion树脂得到有效固载、充分分散后,还保留了一定的孔道结构,既有利于活性中心与反应物接触,又有利于物质的运输。Aquivion@m-SiO₂催化剂中随着Aquivion树脂负载量的增加,树脂在载体上的分布密度增加,单位面积上的酸性位增加,反应物在催化剂上吸附后,所接触的酸性位较多,相当于处于一个酸强度较大催化环境中,不同酸催化反应适宜的酸强度不同,所以在催化脱水反应和催化醚化反应中,不同负载量的Aquivion@m-SiO₂催化剂表现出较大的催化性能差异。