芳烃硝化一直存在强放热、安全性差、环境污染等问题,利用新兴的微反应器技术,以其极大的比表面积、微小的反应体积和优良的传热传质性能,实现对芳烃硝化的精确控制。本文以特殊的微玻璃反应器为核心,完成微反应系统的建立,应用于芳烃硝化研究。(1)在微反应系统内,重点探索以硝酸为硝化剂甲苯硝化工艺研究。在优化工艺条件下对比常规反应器,反应时间缩短至原来的1/100,甲苯转化率提高到94.8%,一硝化选择性在99.4%以上,而邻/对比(o/p值)控制在1.29-1.34。在此基础上将其应用于其他芳烃的硝化,得到优于常规反应器的芳烃转化率和硝化选择性,证明了该系统的普适性,并从工艺评价的角度总结微反应系统应用于芳烃硝化的优势。(2)将均相催化体系与微反应系统结合,重点从反应转化率、异构体选择性和体系的循环催化等角度研究简单芳烃的绿色硝化。在离子液体催化体系下,甲苯转化率达到94%,o/p值降为1.25；经五次循环利用,转化率仍在88%以上,o/p值小于1.30；对比常规反应器,烷基苯转化率提高到90%以上,卤代苯转化率提高10%以上。在三氟乙酸镧系盐催化体系下,甲苯转化率达到90%左右,o/p值降为1.27；经五次回收,催化剂的质量损失小于5%,转化率始终大于88%,o/p值控制在1.30以下；对比常规反应器,烷基苯和卤代苯转化率分别提高15%和10%以上,同时烷基苯对位产物和卤代苯邻位产物分别提高5%左右。从NO2+理论出发,探讨了上述催化硝化反应机理,完成微反应器内芳烃绿色硝化与选择性硝化研究,具有理论和工程实践指导意义。