现阶段,工业上主要使用碱性催化剂合成生物柴油,而碱性催化剂对原料要求很苛刻,必须严格控制原料中游离脂肪酸和水的含量在一个很低的范围,否则容易发生皂化反应,影响生物柴油的产量。相比较之下,酸性催化剂的催化效率比碱性催化剂慢,醇和油的摩尔比较高,反应温度也较高。尽管如此,酸性催化剂在催化生物柴油的合成中仍然具有很强的优势。这是因为它除了可以催化油脂的酯交换反应之外,还可以催化游离脂肪酸的酯化反应,进而有效地避免了皂化反应的发生。其中,无机的液体强酸是常用的酸性催化剂,但因为不能被循环使用,而导致大量的工业废水和废盐的产生。固体酸催化剂虽然实现了循环使用,在工业上也有一定的应用,但是其催化活性中心不稳定,容易流失,给分离和提纯产物带来额外的成本。随着绿色和可持续化学的发展,酸性离子液体被发展出来。它既具有酸性催化剂的催化性能,又具有离子液体的特性,且与生物柴油不相容,能够很容易实现产物的分离和催化剂的循环使用,进而备受化学家们的广泛关注。然而,体系中的水和丙三醇与酸性催化剂之间的强烈氢键作用导致催化中心不能和底物很好地作用,进而失去催化活性。因此,为了改善和提高酸性催化剂的催化性能,需要增加酸性催化剂表面的疏水性,阻止水或者丙三醇这类极性分子的吸附,实现高产率的生物柴油的合成。目前已发展的小分子的酸性离子液体在合成生物柴油所使用的短链的醇中是可溶的,这样给催化剂的回收带来一定的困难,需要先除去未反应的醇,实现相分离,然后减压蒸馏除去酯化反应的副产物水和酯交换反应的副产物丙三醇。鉴于此,本文设计合成一种具有疏水的PS壳保护的聚合物负载的酸性离子液体,既可以为酸性位点提供疏水的环境,又方便了催化剂的回收利用。即通过以嵌段共聚物PS-b-P4VP在甲苯中的自组装为基础,1,4-二溴丁烷为交联剂,设计合成了核交联的聚合物负载的酸性离子液体吡啶磺酸,并研究了该类酸性离子液体催化的长链脂肪酸的酯化反应和三棕榈酸甘油酯的酯交换反应,进而用于合成生物柴油。此类核交联的酸性离子液体可以高效地催化长链酸的酯化反应,并且PS链越长,其保护壳层越厚,催化效果也越好。该类催化剂在循环使用六次之后,仍然能够保持酯化产物的收率在80%以上。此外,该类催化剂的耐水性相比小分子的酸性离子液体明显增强,即使体系含10%(相对于反应体系的重量)的水,也能得到收率高达90%的酯化产物。与此同时,此类催化剂也可以催化三棕榈酸甘油酯的酯交换反应,在优化的反应条件下,生物柴油的产率可以达到99%。另一方面,高分子聚合方法和表征技术的发展促进了各种嵌段共聚物的合成及其自组装形态的研究。通过活性可控聚合,可以得到分子量分布较窄、具有固定结构和功能的嵌段共聚物。嵌段共聚物的本体自组装、薄膜自组装和溶液自组装可以产生不同的形态规整的聚集体,其驱动力主要来源于各嵌段之间的不相容性,进而在选择性溶剂中发生相分离。另外,非共价键相互作用(氢键,配位等)也可以驱动嵌段共聚物的自组装,并且可以通过改变非共价键相互作用调节组装体的形态。本论文基于配位驱动的嵌段共聚物的自组装,设计合成了含有机锡羧酸酯的嵌段共聚物。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为大分子链转移试剂,采用RAFT(Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer Polymerisation)聚合的方法,控制醋酸甲基丙烯酸二丁基锡酯的聚合,将有机锡羧酸酯引入到聚合物中。基于羧基氧与锡原子之间的强的配位作用,聚合物链间和链内产生相互作用,进而发生嵌段共聚物的组装。到目前为止,配位驱动的自组装主要是基于侧链含有配体的嵌段共聚物与外加金属离子混合所产生。本文则通过RAFT方法控制有机锡单体的聚合,将配体和配位金属中心同时引入到聚合物链上,合成了几种不同比例的含有机锡羧酸酯单元的嵌段共聚物,并重点研究了通过锡与羧酸氧之间的强的配位作用驱动的自组装以及外加二丁基二氯化锡小分子对组装体的形态调控。另外,有机锡羧酸酯是一种常用的酯交换反应的催化剂,但是有机锡的毒性限制了其应用。而负载于聚合物上的有机锡羧酸酯可以很方便地回收利用,减少了对产物的污染。为此,我们研究了有机锡嵌段共聚物催化的三棕榈酸甘油酯的酯交换反应,用于合成生物柴油。在优化的反应条件下,生物柴油的产率可以达到78%,实现了有机锡羧酸酯催化的生物柴油的合成。