酸催化是强化化学反应的重要方法,造就了许多现代化工过程的创新。作为潜在的环境友好型催化材料,固体催化剂在多种类型的有机合成反应中具有构建催化活性位多样性、催化性能可调控、易于回收和重复利用、环境危害风险低等优势,在精细化学品的合成中受到广大关注。本文围绕石化资源精细化利用和环境友好型固体酸固定床技术,研究以工业钛白粉及竹材为原料的颗粒-SO3H型固体酸催化剂的制备方法及催化结构与性能关系,为钛白粉和竹材的精细利用提供实验基础和理论依据。论文主要内容如下:（1）采用工业锐钛型钛白粉（Ti O2＞99.9%）为原料,在150℃下用Na OH水溶液水热处理24小时,制备了Ti O2纳米管（TNTs）。多晶X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱图（FT-IR）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、吡啶吸附和氮气吸附-脱附实验的表征结果表明利用硫酸、硝酸和盐酸直接浸渍处理在TNTs表面实现了质子化改性,获得的磺化TNTs（TNTs-SO3H）、硝基化TNTs（TNTs-NO3）和氯化TNTs（TNTs-Cl）是长达数微米的具有孔径为9-10 nm的开口纳米管的集聚体,BET比表面积达295 m~2·g-1,孔容0.646 cm~3·g-1;XRD分析结果表明,硫酸、硝酸和盐酸的改性仅发生在Ti O2表面,未对晶体结构造成破坏。吡啶吸附结果表明,不同处理方式产生的Ti O2纳米管催化剂表面的酸量有差异,其大小顺序为TNTs-NO3＜TNTs-SO3H＜TNTs-Cl。不同处理方式产生的Ti O2纳米管在α-蒎烯异构化制蒎烯中的催化性能评价结果表明:在反应温度为120℃、反应时间为120分钟及催化剂用量为0.1 g时,TNTs-Cl催化异构化α-蒎烯转化率可以达到97.8%,莰烯选择性78.5%。该结果优异于文献报道的其他催化剂。（2）选择以胸径只几毫米的矮竹为原材料,以浓硫酸（L）炭化法制备了磺化的矮竹炭（L-SBC）和发烟硫酸（L）磺化制备矮竹炭磺酸（LL-SBCSA）。用XRD、FT-IR、热重分析（TG-DTG）和拉曼光谱（Raman）做了结构表征。考察了炭化温度等五个反应条件对L-SBC可磺化性的影响规律,并通过正交试验优化了炭化因素;研究了磺化温度、时间和炭/酸质量比对LL-SBCSA磺酸量的影响。系统比较了矮竹材的生长期和部位多样性对LL-SBCSA磺酸量的影响,研究结果表明:以生长期为2-3年的矮竹材的竹干和竹枝为原料,在较优条件下制备的LL-SBCSA的磺酸量可达2.0 mmol·g-1左右,但在磺化时均存在粉化现象。（3）探讨了LL-SBCSA作为固体酸催化剂在典型酯化反应中的应用。A)以正丁醇和乙酸为原料,考察了LL-SBCSA在饱和脂肪酸与醇酯化中的催化作用。初次反应中乙酸的转化率可达95.1%,同时未观察到二丁醚等副产物。连续使用三次之后,乙酸转化率维持在87-88%,呈现优良的催化稳定性。LL-SBCSA在乙酸与7种醇和甲醇与6种脂肪酸的酯化中,均具有良好的催化性能;B)以正丁醇和丙烯酸为原料,试验了LL-SBCSA催化不饱和脂肪酸与醇发生的酯化反应。结果表明,最优条件下LL-SBCSA催化丙烯酸的转化率可高达99.1%,重复使用8次后,丙烯酸的转化率下降到80.7%;研究发现丙烯酸易聚合而导致催化剂多次使用后的质量增加且性能下降,因而保持酸中心的裸露是固体酸催化易聚合不饱和脂肪酸酯的关键问题;C)探索了将LL-SBCSA催化乙酸与环己烯的加成酯化反应。试验结果表明LL-SBCSA催化性能优于磺酸型树脂和硫酸氢钠。在较优的试验条件下,重复使用5次后环己烯转化率略下降1%,而乙酸环己酯的选择性保持在99%以上。（4）研究了竹屑、竹牙签和矮竹干三种不同竹材的热解炭化（T）、发烟硫酸磺化（L）及气体SO3磺化（G）制备竹炭磺酸的方法。通过考察炭化及磺化条件对产品的磺酸（-SO3H）量和磺化过程对竹材颗粒形状的影响。元素分析、氮气吸脱附、SEM、FT-IR、XPS、TG-DTG、磨损率测试、水回流和有机溶剂回流的颗粒保持性和-SO3H稳定性综合试验结果表明:用矮竹干全材切成短节,在325℃热解3小时以上,在80 k Pa气体SO3磺化12小时以上,不会发生粉化现象,可以制备出保留竹颗粒形状、机械强度较高且磺酸基含量达1.6 mmol·g-1颗粒竹炭磺酸TG-SBCSA,比表面积高达52.8 m~2·g-1,孔容为0.39 cm~3·g-1。热解炭化-气体SO3磺化制备的TG-SBCSA能有效地实现微孔的构建,具有不产生废硫酸的工艺优势,且磺酸基团在有机介质中具有优良的热稳定性。（5）首次将矮竹颗粒炭磺酸TG-SBCSA作为催化剂应用于α-蒎烯和柠檬醛两种单萜化合物的精细转化。A)将TG-SBCSA替代松油醇生产中的液体酸催化剂催化α-蒎烯直接水合制备α-松油醇。试验结果表明,以乙二醇二甲醚为溶剂,α-蒎烯转化率上升到80%,α-松油醇选择性的变化仍高达40.8%,TG-SBCSA可以使一步水合中蒎烯的单次转化程度提高,且能有效提高反应效率;B)依据颗粒竹炭磺酸TG-SBCSA强吸水功能,构建了催化-吸附耦合反应过程,不使用带水剂回流除水,实现了高选择性的催化柠檬醛与乙醇的缩醛化合成柠檬醛二乙缩醛。在反应温度为60℃的条件下,柠檬醛转化率98.1%,选择性88.5%,重复使用5次后仍呈现优异的催化稳定性。