随着经济发展和环境保护的需要，在化工生产中，人们力求寻找一种既对环境友好，又能提高经济效益的催化剂来进行实际生产应用。固体酸催化剂具有催化活性高、选择性好、无腐蚀、无污染以及易于产物分离等优点，成为催化剂领域的研究热点。SO₄^2-／M_xO_y型固体超强酸是其中最具有代表性、最有工业应用前景的催化剂。本论文在分析目前SO₄^2-／M_xO_y型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SO₄^2-／ZrO₂-SiO₂型固体超强酸的制备方法，进而研究了该类催化剂在丁酸戊酯及丙酸戊酯的酯化反应中的应用，初步探讨了催化合成酯化反应的机理，对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。本论文主要研究了一下几个方面：1．纳米ZrO₂与ZrO₂-SiO₂的制备和表征以氧氯化锆、尿素为原料，以乙二醇-水溶液为溶剂，通过水热法和微波法在不同条件下制备了一系列氧化物。对氧化物进行了红外、比表面、XRD、TEM、HRTEM等表征。研究结果显示直接水热法和微波法制备的纳米ZrO₂均为单斜相，而且样品粒径较大，颗粒间具有不同程度的团聚；而间接水热法制备的纳米ZrO₂为四方相及少量单斜相，样品粒径小，颗粒均匀，比表面积大。采用间接水热法掺杂SiO₂后，所得纳米ZrO₂-SiO₂均为四方相，样品粒径小，颗粒均匀，比表面积增大。2．纳米固体超强酸SO₄^2-／ZrO₂-SO₄^2-／ZrO₂-SiO₂的制备和表征将制得的纳米粒子用O．5 mol／LH₂SO₄浸渍处理后制得纳米固体超强酸。通过对样品进行红外、比表面、酸强度等分析发现，所制催化剂均为超强酸，酸强度Ho<-14．52，500℃焙烧后的SO₄^2-／ZrO₂酸强度最强；5％SiO₂的掺杂可以提高SO₄^2-／ZrO₂的比表面积，但其酸强度略有降低；SO₄^2-在ZrO₂表面以螯合式及桥式双配位与Zr结合形成超强酸。3．纳米固体超强酸催化酯化反应的研究以纳米固体超强酸SO₄^2-／ZrO₂为催化剂，研究了其在不同条件下对合成丁酸戊酯和丙酸戊酯的酯化率的影响。其中，合成丁酸戊酯的最佳合成条件为：正丁酸0．1mol,醇酸摩尔比为n（醇）：n（酸）=1．3：1，催化剂0．5g（占反应物质量的2．3％），反应时间1．Oh，焙烧温度500℃，在此条件下酯化率为94．75％。合成丙酸戊酯的最佳合成条件为：正丙酸O．1mol,醇酸摩尔比为n（醇）：n（酸）=1．3：1，催化剂0．4g（占反应物质量的2％），反应时间1．Oh，焙烧温度500℃，在此条件下酯化率为96．77％。本实验所制纳米固体超强酸SO₄^2-／ZrO₂对丁酸戊酯和丙酸戊酯的合成具有很高的催化活性，对其他丁酸酯类和丙酸酯类也具有较高的催化活性。不同方法制得的SO₄^2-／ZrO₂催化活性不同：水热法制备的超强酸的催化活性高于微波法，间接水热法优于直接水热法。5％SiO₂的掺杂能提高超强酸SO₄^2-／ZrO₂的催化活性。纳米固体超强酸SO₄^2-／ZrO₂经再活化后具有很好的重复使用性。