SO₄^2-／M_xO_y固体超强酸作为一种优良的绿色催化剂，具有催化活性高、选择性好、无腐蚀、无污染以及易与反应物分离等优点，因此，对固体超强酸的研究成为催化领域的研究热点。虽然对固体超强酸的研究报道已经很多，尤其是对SO₄^2-／M_xO_y固体超强酸制备和催化有机合成反应研究有较多报道，但是绝大多数催化剂存在不可弥补的缺陷，难以用于工业生产。本论文在分析目前SO₄^2-／M_xO_y固体超强酸的制备及应用中存在的问题的基础上，较系统地研究了SO₄^2-／ZrO₂型固体超强酸及其改性固体超强酸的制备方法，进而研究了该类催化剂在催化合成哌嗪、烷基吡嗪、1，4-二氧六环等反应中的应用，初步探讨了一些固体超强酸催化合成有机反应的机理，对于该类固体超强酸催化剂的进一步开发应用具有重要的意义。本论文的研究主要包括以下两个方面：1、固体超强酸的制备和表征以ZrOCl₂、H₂SO₄为原料，在不同条件下制备了一系列催化剂。利用指示剂、比表面测定和红外光谱等对它们的酸强度、比表面、酸中心结构进行了表征，通过酯化反应对催化剂的活性进行了研究。SO₄^2-／M_xO_y型固体超强酸存在桥式双配位态和螯合双配位态两种结构，低浓度硫酸（≤2.5mol／L）负载时，硫酸根主要以螯合双配位态形式存在，螯合双配位态对催化剂催化活性贡献较大；随着硫酸负载浓度的增大，螯合双配位态逐渐向桥式双配位态转变。实验结果表明，不同制备条件下制备出催化剂的催化能力有较大的差别。用0.5mol／L硫酸浸泡负载、在600℃焙烧制备的催化剂具有最高的催化活性。为了使催化剂具备更好的工业应用性能，本论文利用不同粒径、不同晶型的Al₂O₃作为基础载体，制备出了SO₄^2-／M_xO_y-Al₂O₃颗粒型固体超强酸催化剂，并将该类催化剂应用于固定床催化研究，并取得较好的催化效果。2、固体超强酸催化有机反应研究利用新制备的固体超强酸催化剂，对其在酯化反应、醇类脱水醚化、胺类脱氨等反应中的催化性能进行了探索性的研究，成功地用单一原料固定床一步催化合成了哌嗪、烷基吡嗪、1，4-二氧六环、四氢呋喃、乙氧喹等杂环类化合物。实验结果表明，该类固体超强酸催化剂催化活性高，既可应用于流动床催化工艺，又可以用于固定床催化工艺，其催化效果明显强于其它酸类催化剂，具有广泛地工业应用前景。