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芳烃硝化和胺类的硝解是有机合成及炸药制造领域的重要单元反应,其多采用硝硫混酸、硝酸-醋酐和硝酸-P205等作为硝化剂,这些体系存在废酸多,难处理,产物选择性差等问题。各种新型硝化过程的研究旨在解决以上诸多问题,重点包括绿色硝化剂、催化剂和微化工技术的开发应用。本论文主要研究了绿色硝化剂N205在有机溶剂中结合新型Lewis酸、Hβ分子筛和MoO3-SiO2对芳烃的硝化反应,酸性离子液体催化下N2O5/HNO3对TRAT的硝解反应,以及微反应器在硝化反应中的应用。主要工作及结果如下：(1)研究了新型Lewis酸Re(OTf)3催化下N2O5对芳烃的硝化反应。结果表明N2O5/有机溶剂是一个相对温和的硝化体系,在Re(OTf)3催化下可显著提高底物转化率,同时产物对位选择性优于硝硫混酸体系。实验分析了反应条件、溶剂及催化剂等因素对反应的影响,在最佳硝化条件下,Nd(OTf)3催化甲苯硝化转化率可达100%,o/p值1.3左右。本论文对Lewis酸催化N205硝化反应机理进行了探讨。(2)研究了Hβ分子筛催化下N2O5对芳烃的硝化反应。结果表明在特定的加料顺序下,在Hp分子筛催化下芳烃转化率得到显著提高,同时产物异构体分布体现了良好的对位选择性。以甲苯为例,最佳加料顺序Hp分子筛-N2O5/CH2Cl2—甲苯,甲苯与N205摩尔比1：1,催化剂用量0.2g,20℃反应30min甲苯转化率可达97%,o/p值为0.59。对Hβ分子筛催化N205选择性硝化反应机理进行了探讨,并应用于邻二甲苯的选择性硝化反应中。(3)研究了溶胶-凝胶法合成的不同负载量的MoO3-SiO2固体酸在N205对芳烃硝化反应中的应用。通过XRD、BET、FTIR、SEM等手段对催化剂进行表征。15mo1%负载量的MoO3-SiO2具有最大的酸量值,达到1.21mmol/g,在相当于甲苯20wt%催化剂用量下硝化甲苯可得到92%的转化率,o/p值1.3左右。催化硝化芳烃反应的催化活性与催化剂的酸强度大小有关,说明该反应是酸催化的、以及是有N02+参与的反应。而当M003在载体SiO2表面呈晶相状态出现时,则会降低催化剂活性。(4)对微反应器在硝酸硝化和N205硝化反应中的应用进行了研究,同时开发了合适的催化体系应用于微反应系统中,对硝化领域的微化工技术进行了补充。在微反应器中芳烃硝化转化率要比常规反应器中高出5%～15%左右,而反应的时间却只需要正常时间的1%左右；磺酸型离子液体[(CH2)4SO3HMim]X和三氟乙酸镧系盐Ln(TFA)3催化下,烷基苯的转化率可达到95%左右,卤代苯的转化率相较于非催化条件下的结果也有10%左右的提高。微反应器中N205硝化烷基苯转化率可达80%以上,卤代苯的转化率在60%以上,均高于硝酸体系硝化的结果。论述了硝酸硝化反应机理。(5)N2O5/HNO3硝解TRAT制备RDX可以得到80.4%的收率。该方法反应条件温和,收率高,是一个适合工业化生产的方法。N204含量在0-8%范围内增加时,N205硝解TRAT反应制备RDX的收率仅降低3.9%。酸性离子液体(AIL)催化下N2O5/HNO3硝解TRAT制备RDX收率可达92.3%,AIL循环利用5次,活性降低不多。