水热炭微球(Hydrochar or biochar microspheres)表面光滑,球形结构规整且富有含氧官能团,是一种性能优良的新型功能材料。本论文以废弃红麻秆芯为原料,系统研究了不同酸催化剂体系对其低温水热炭化产物的得率、形貌、尺寸和表面官能团特性的影响规律,旨在寻求一种绿色低碳的简易制备途径,以期获得具有规整球形结构、尺寸单分散性佳且表面功能特性可调的高产率炭微球。论文研究结果进一步丰富了生物质低温水热法制备炭微球的研究内容,同时对废弃红麻秆芯实现资源化高价值利用具有重要的理论参考价值。研究首先分别采用硫酸和甲酸为催化剂,在低温水热条件下制备红麻秆芯炭微球,探讨了水解预处理条件、水热反应温度、反应时间和催化剂浓度对炭球的影响,利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱分析(FTIR)、光电子能谱(XPS)、元素分析等手段对产物的粒径、形貌、表面化学性质及其化学组成进行分析。试验结果表明,以液体酸为催化剂,红麻秆芯原料的水解率和水热炭化得率均较为理想。以硫酸为催化剂时,在95℃的低温水热条件下反应6h可以制备获得粒径在150-500nm具有类球形形貌的水热炭产物。添加甲酸作为催化剂时,红麻秆芯原料在180℃下进行水热预水解4h后所得水解液进行二次水热炭化,可获得产率较高、表面光滑且球形结构规整的炭微球。此外,甲酸催化剂回收便利,可以进行多次的循环回收再利用,有利于实现炭微球的绿色低成本制备。论文依次考察了磷钨酸和磺化氯甲基聚苯乙烯树脂(CP-S03H)两种固体酸对红麻秆芯原料的水热催化水解效率,并进一步探究了二次水热催化炭化反应条件对炭微球产率、形貌和表面化学性质的影响。结果表明,在低浓度磷钨酸(5wt%～1 0wt%)催化作用下,红麻秆芯经二次水热炭化可以生成表面光滑、粒径相近且球形结构规整的炭微球产物。此外,伴随着磷钨酸浓度的持续增加,炭微球的平均粒径亦逐渐增大,并有逐步发生融合交联成簇的趋势。磷钨酸催化剂经乙醚萃取回收重复利用4次,不会引起水热炭微球得率的显著下降。以自合成的磺化氯甲基聚苯乙烯树脂为催化剂,经二次水热炭化方法制备的红麻秆芯基炭微球表面光滑且球形形貌特征显著,炭微球形貌受CP-SO3H催化剂浓度的影响较小,但炭球的粒径单分散性较差。以硫酸为催化剂所制备的红麻秆芯水热炭微球表面发生了磺酸化改性而呈现出较强的酸性,是一种良好的炭基固体酸催化剂。因此,本研究考察了该红麻秆芯磺化炭微球催化水解微晶纤维素的应用特性。在催化水解纤维素试验中,以还原糖的得率为指标,考察了磺化炭微球的用量,水解温度,水解时间等因素的影响规律。结果表明,红麻秆水热磺化炭微球能够有效地将纤维素水解成小分子还原糖。此外,该催化剂可通过简易的磺化再活化的方法,使其保持较高的催化活性。