为了保持人类社会的可持续发展，对各种传统的化工生产工艺进行绿色化改进，已经成为化学工业发展的必然趋势之一。丙烯酸甲酯作为重要化工原料，用途广泛，且国内外需求量逐年递增。目前丙烯酸及其酯的制备主要有乙炔法、丙烯氧化法、丙烯腈水解法、乙烯酮法、丙烷氧化法、乙烯氧化羰化法以及甲酸甲酯法等。但这些传统的方法或多或少都存在污染严重、能耗大、中间产物毒性大及产率不高等缺点。因此对丙烯酸甲酯进行高效的绿色合成研究具有重要的学术价值和现实意义。本文基于绿色化学的思想及理念，以工业副产物醋酸甲酯为原料，采用无毒环保的催化剂，通过高效清洁的合成方法，进行原子经济的并具有高选择性的羟醛缩合反应，实现丙烯酸甲酯的绿色合成。主要研究内容包括：反应中所需的三维有序大孔/介孔催化剂载体的制备、酸碱双功能催化剂的设计与合成、催化合成路线的确定、催化反应效果的评价、对整个催化过程的动力学研究以及对丙烯酸甲酯生命周期的分析与评价。具体工作和研究成果如下：制备了丙烯酸甲酯绿色合成所需的三维有序大孔/介孔SiO₂催化剂载体。对乳液聚合法合成聚苯乙烯（PS）单分散胶晶模板的影响因素及PS胶晶的组装方式进行了讨论；以合成的PS单分散胶晶模板剂，通过不同的方式与SiO₂前驱体溶胶进行了组装，并研究了模板剂的脱除方法；借助DTA-DTG、SEM、TEM和物理化学吸附/脱附仪等手段对PS胶晶模板和三维有序大孔/介孔SiO₂载体的微观形貌和孔结构参数进行了表征，获得了模板及催化剂载体的粒径、孔径分布及几何形态等信息。讨论了合成PS胶晶模板的影响因素；确定了滴加浸渍法为PS与SiO₂溶胶凝胶理想的组装方式；确定了模板剂的脱除方式为溶剂萃取与程序升温焙烧相结合。所制备的SiO₂载体为笼状三维有序大孔/介孔材料。以三维有序大孔/介孔SiO₂为载体，分别合成磷钒与Cs₂O-Sb₂O₅/SiO₂催化剂，采用两种工艺合成丙烯酸甲酯。研究了催化甲缩醛与醋酸甲酯合成丙烯酸甲酯的磷钒催化剂，讨论了磷钒比、载体的选择、微波负载条件及活性组分的用量等因素对磷钒催化剂制备的影响；表征了催化剂的微观形貌；确定了磷钒催化剂的制备条件：以大孔二氧化硅为载体，催化剂颗粒20-40目，90℃下进行微波负载活性组分，P:V:Si摩尔比为2.6:1:8，制得的催化剂活性中心在载体表面负载均匀，具有较好的催化性能；确定了合成丙烯酸甲酯的较佳工艺条件为甲缩醛与醋酸甲酯的摩尔比为1:2、进料空速3.2h-1，反应温度370℃，丙烯酸甲酯的选择性达到68.31%，收率为40.29%。设计并制备了具有酸碱双功能的Cs₂O-Sb₂O₅/SiO₂催化剂，用于催化甲醛与醋酸甲酯合成丙烯酸甲酯；并通过SEM、TEM和NH₃–TPD，CO₂–TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明，合成的Cs₂O-Sb₂O₅/SiO₂催化剂具有均匀有序大孔/介孔，同时具有可促进羟醛缩合反应的酸、碱活性中心；对甲醛与醋酸甲酯合成丙烯酸甲酯催化反应的工艺条件进行了实验研究，并确定了较佳的工艺条件为：醋酸甲酯与甲醛的摩尔比3:1、进料空速4～5h–1、反应温度390℃，丙烯酸甲酯的收率可达到50.12%，选择性为60.9%。为提高反应效率，对磷钒和Cs₂O-Sb₂O₅/SiO₂两种催化剂在固定床反应器中的填装方式进行了研究。将甲缩醛与醋酸甲酯、甲醛与醋酸甲酯为反应物合成丙烯酸甲酯的过程进行了耦合，在未改变原有催化剂性能的情况下，有效地利用催化剂的“性能接力”，使得醋酸甲酯利用效率增大，丙烯酸甲酯的选择性和收率得到提高。并建立了两个催化反应的动力学方程，对此过程进行了生命周期评价。结果表明，两种催化剂在固定床反应器中合适的填装方式可有效地提高丙烯酸甲酯合成的效率，当固定床反应器的炉温设定为400℃时，两种催化剂在反应器中自上而下串联分段填装，磷钒催化剂在第4段，Cs₂O-Sb₂O₅/SiO₂催化剂在第6段时，为较佳的填装工艺，此时甲缩醛转化率为70.78%，丙烯酸甲酯选择性为90.78%，丙烯酸甲酯收率为64.26%。对两个反应过程分别建立了宏观及微观动力学方程，并证实理论模型与实验值拟合度较高。对分段填装催化剂工艺催化甲缩醛与醋酸甲酯合成丙烯酸甲酯过程进行了生命周期评价，表明此过程的主要环境负荷阶段是甲醇的生产过程，主要的环境负荷类型为温室效应和酸化效应，甲缩醛与醋酸甲酯合成丙烯酸甲酯的环境负荷最小，仅为丙烯酸甲酯生命周期总环境负荷的6.10%。