对不可再生的化石资源过度开采所带来的经济和环保问题,正推动着学术界和商业界研究以满足全球人口迅速增长需求的可持续燃料生产工艺。于此,利用储量巨大、可再生的生物质资源经由绿色精炼工艺制备可混合/替代传统柴油的高品质运输燃料提供了一种最易实现且低成本的解决方案。当前,高效利用生物质资源中的非食用油脂、糖类制备生物柴油、乙酰丙酸酯类等生物质基酯类燃料引起了广大研究人员的兴趣。围绕“固/液体生物质的资源化有效利用”和“功能化磁性材料催化体系的针对性构建”这两大关键问题,本研究以定向催化制备生物柴油和乙酰丙酸甲酯、构筑高效功能化磁性材料催化体系、丰富磁性多功能材料的制备和修饰为目标,开展了生物质非食用油脂、六碳糖葡萄糖的催化转化研究,并且探明了多种靶标性功能化磁性材料（如酸,碱,亲水/疏水性）的制备策略,阐述了磁性催化材料在反应中的“构效关系”,研究了反应的动力学及催化剂稳定性。取得了如下主要结果:（1）采用两种不同的制备方法（共沉淀P和溶剂热S）设计合成了无孔的磺化磁性核壳纳米微球材料,即Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H（P）和Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H（S）。通过相关表征技术证明了Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H（S）表现为更好均一分散性的核壳纳米微球。实验探讨发现催化材料的形貌结构对催化活性起着不可忽视的作用,例如,均一分散性好的核壳纳米微球Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H（S）因有利于底物与活性位点的接触从而对催化油酸与甲醇酯化反应制备生物柴油表现出良好的活性;但Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H（P）因团聚严重表现出较差的催化性能。相关实验凸显了溶剂热法在制备核壳纳米微球材料上的的制备优势。此外,热过滤实验和重复使用性实验证实了催化剂的异相催化行为并且拥有较好的稳定性。基于上述研究结果,溶剂热法制备磁性核壳载体被作为较优选择。（2）以溶剂热法制备的Fe₃O₄@SiO₂磁性核壳纳米微球为载体,通过活性良好的具有单一Br?nsted（B）酸,单一Lewis（L）酸和同时具有Br?nsted-Lewis（B-L）双酸位的三种酸性离子液体（IL）进行功能化调控修饰,制备得到了单一B酸（FS-B-IL）、单一L酸（FS-L-IL）和B-L双酸（FS-B-L-IL）性的磁性核壳固体酸催化材料。通过相关实验阐明了FS-B-L-IL的Lewis和Br?nsted双酸位点的协同催化作用是获得高产率黄山栾生物柴油的关键所在,生物柴油产率最高可达93.7%。此外,黄山栾生物柴油的理化性质经检测符合美国ASTM D6751和欧洲EN 14214相关标准。研究结果表明,Br?nsted-Lewis酸双功能催化剂FS-B-L-IL在黄山栾原油制备生物柴油的应用中表现出良好的催化活性,并且所制备黄山栾生物柴油的燃油性能较优。（3）对Fe₃O₄@SiO₂磁性核壳无孔材料进一步升级改进,设计合成了碱性聚离子液体（PIL）功能化的磁性核壳介孔碱催化剂,构建了制备生物柴油的高效易分离且重复使用性较好的磁性核壳多孔异相碱催化体系。得益于FnmS-PIL材料较高的比表面积（153.2 m²/g）、规整有序的孔径（4.1 nm）、丰富的碱性位点（2.3mmol/g）和高的碱强度（H＿=10.1-15.0）,FnmS-PIL直接催化低酸值的梧桐油酯交换反应制备生物柴油产率最高可达92.8%。此外对反应体系进行了相关动力学研究并探讨了材料的重复使用性。经检测,所制备梧桐生物柴油的理化性质与美国ASTM D6751和欧洲EN 14214标准相符合,具有一定应用潜质。本章研究表明,经碱性PIL修饰制备得到的FnmS-PIL材料物化性质较优,且在梧桐油制备生物柴油的应用中表现良好。（4）设计开发了集成酸性和疏水性于一体的有机-无机杂化磁性材料:通过不同酸强度和疏水度的调控分别制备了8种不同的酸度及疏水度的磁性核壳固体酸多孔材料。研究发现,在催化油酸制备生物柴油中,相对于FnmS-PIL（1a,C8）较高的酸密度（2.14 mmol/g）,强的酸度（-8.2<H₀<-5.6）扮演了更为重要的角色。此外,更强的疏水度（水接触角为115.4°）也对催化性能提供了有力支撑。而在催化千金子油“一锅法”制备生物柴油中,对油料较强的耐水性更进一步阐明了强疏水性调控的重要作用。动力学研究表明催化油酸酯化反应体系适于一阶反应,展现较低的活化能为39.2 kJ/mol。FnmS-PIL（1a,C8）催化剂的重复使用性良好,其物化性质和结构在多次使用中得到了稳定的保持。所制得的千金子生物柴油的燃油性能与美国ASTM D6751和欧洲EN 14214标准相符合,在作为生物柴油的非粮油料供应体系方面具有较大潜力。通过本部分工作我们发现了一种新颖、可行的能够适当调控磁性核壳多孔材料酸度和疏水度等关键性能的方法。（5）基于油与甲醇之间较差的溶解性,以及适宜的Br?nsted与Lewis酸性位点比例能有效提高生物柴油产率的特点,设计合成了B-L双酸位点比例可控的磁性核壳多孔球固体酸催化剂FnmS-PIL（0.5）,FnmS-PIL（1）和FnmS-PIL（2）。采用极性适中的生物质基溶剂四氢呋喃作为共溶剂,以及拥有良好的核壳多孔微球形貌（多孔结构能够提供更多的活性位点、均一球形貌可以利于活性位点与底物的接触）、适宜的B-L比例（1）、较大比表面积169 m²/g和均一孔径3.5 nm的FnmS-PIL（1）为催化材料,在催化千金子油制备生物柴油中表现最佳。同时,FnmS-PIL（1）催化葡萄糖制备乙酰丙酸甲酯（ML）生物质基酯燃料,在180°C,6 h的反应条件下,可以获得42.3%产率的ML,显示其具有一定的应用普适性。上述结果表明所设计合成的磁性核壳多孔球不仅可以提供便利的磁性分离特性,微球形貌也能够提高传质效率;且生物质基四氢呋喃作为共溶剂能够提高醇油溶解性从而增加生物柴油产率。（6）从经济角度出发,设计合成了低成本、易制备的蒙脱石基磁性B-L双酸固体酸催化剂。在催化麻疯树油同时酯化酯交换反应制备生物柴油中表现出了良好的催化性能（150°C,7.3 h,92.9%生物柴油产率）。并且,响应曲面法详细探究了四个反应因素之间的交互作用。此外,蒙脱石基磁性B-L双酸固体酸催化剂在催化葡萄糖制备ML的研究中,在180°C,8 h反应条件下可以获得46.8%的最高产率。重复使用性及热过滤实验阐明了它的异相催化方式以及良好的重复使用性。通过本部分研究,我们发展了一种经济、简便、多功能化的磁性蒙脱石复合固体酸催化剂的制备策略。