丁二酸（SA）是生产可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯的重要原料。目前,工业上生产SA主要通过石化资源合成,但石化资源属于不可再生资源,且其价格受外界的影响因素较多、波动较大,因此以木质纤维素和淀粉等可再生的生物基原料生产SA逐渐成为研究热点。生物发酵法制备SA的过程中通常需要不断的滴定碱液,以将反应环境维持在接近中性来保证微生物高效率地生产羧酸,导致发酵产物主要以丁二酸盐的形式存在,故在进一步生产SA衍生酯前,需要使用无机酸将丁二酸盐酸化,再与醇类反应生成相应的羧酸酯,存在腐蚀设备和环境污染等问题,这严重阻碍了生物基下游酯化工业的发展。本文以此为问题切入点,选取丁二酸钠（DSA）作为模型化合物进行直接酯化及固体酸催化酯化研究,旨在优化生物基羧酸酯化生产工艺。具体的研究如下:（1）以CO2和CH3OH直接酯化DSA,有望避免生物基SA下游酯化工业中无机酸的使用,降低生产成本。通过高分辨质谱、量化计算、电导率等分析,确立了DSA直接酯化的主要过程:首先,CO2和CH3OH反应生成甲基碳酸解离出H+,然后DSA与H+反应生成丁二酸单钠,接着丁二酸单钠和CH3OH反应生成丁二酸单酯钠,丁二酸单酯钠再与H+反应生成丁二酸单甲酯（MMS）,最后MMS与CH3OH生成丁二酸二甲酯（DMS）。此外,研究还发现酯化的过程产生的H2O也可能会与CO2反应生成碳酸从而解离出H+。探究了反应温度、CO2初始压力、反应时间以及DSA初始添加量对酯化过程的影响,结果表明170℃为生成DMS的较优反应温度,MMS收率随CO2初始压力增加而升高,DMS的收率与反应时间成正比。最后依据间歇反应的动力学实验数据,采用Matlab拟合出连续反应的实验数据,得到了DSA直接酯化反应的动力学方程,其中由DSA生成MMS和由MMS生成DMS的活化能分别为37.15 kJ/mol和85.80 kJ/mol,后者为DSA直接酯化的速控步骤。（2）固体酸催化剂具有分离过程简单、稳定性好、无腐蚀性且对环境友好等优点,在酯化工业中具有广泛的应用。本文首先选取了三类固体酸:金属盐、分子筛以及共沉淀法制备的固体超强酸SO42-/ZrO2作为DSA酯化反应的催化剂,结果表明固体超强酸SO42-/ZrO2在具有较优的催化活性,且当其前驱体H2SO4的浸渍浓度为2 mol/L,焙烧温度为550℃时为较优的制备工艺。进一步探究了以SO42-/ZrO2作为DSA酯化反应的催化剂时,反应温度、反应时间以及催化剂的添加量对DSA酯化反应的影响,较优反应条件为:反应温度160℃、反应时间8 h、催化剂添加量0.2 g,在该反应条件下DSA的转化率为95.39%、DMS的收率和选择性分别可以达到89.25%和93.56%。此外,测试了催化剂SO42-/ZrO2稳定性,经过4次循环后DMS的收率和选择性分别80.50%和86.85%,依然能够维持较高的催化活性。利用原子吸收光谱、XPS、XRD、NH3-TPD、TG、N2物理吸附等仪器表征探究了固体酸与DSA直接酯化反应间的内在联系,结果表明当催化剂具有较多酸量时可以促进促进MMS向DMS转化过程。