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近年来，生物柴油作为石化柴油理想的替代品获得广泛的关注。固体酸碱催化剂的制备和改进成为生物柴油合成的重要过程。用高酸值的、不可食用的油脂转化为生物柴油更符合中国发展生物柴油产业的国情现实。然而，酸催化的效率远低于碱催化的反应，高游离脂肪酸在碱催化过程中容易引起皂化问题，这些都成为酸碱催化合成生物柴油必须面对的困难。基于以上几点，本研究通过对固体酸碱催化剂制备方法的改进，制备同时具备酸碱两性的、能够实现磁性分离回收的固体催化剂。在提高催化剂活性和重复利用能力的同时，降低生物柴油合成反应的条件要求，实现小桐子油等热带地区典型的高酸值油脂一步法酯化转酯化制备生物柴油。通过本项实验工作，得到以下主要结果: (1)通过将羧甲基纤维素钠(CMC)和氯氧化锆溶液螯合和磺酸化制备得到碳基固体酸Zr-CMC-SO3H，催化油酸和高酸值小桐子油的酯化反应。催化剂的特点是酸度和磺酸度高，分别为8.45和2.23mmol/g，具有明显的碳晶结构，从而有利于酯化反应效率的提高。在90℃、甲醇/油酸摩尔比20/1、催化剂用量5wt％的条件下反应2h，小桐子油的酸值从17.2降低到1.1mgKOH/g，油酸酯化率在催化剂循环使用10次后仍然＞87％。反应温度降低至60℃，催化剂仍然能够在油酸酯化反应中循环使用4次，且酯化率达到83％。 (2)在第(1)点的基础上，通过引入磁核，制备得到一系列磁性的固体酸催化剂Fe/Zr-CMC-SO3H@Fe/Fe3O4/Fe-C，用于催化高酸值油脂制备生物柴油。其中，通过Fe3+螯合、高温煅烧、Zr2+螯合和包埋、磺化四步制备得到Zr-CMC-SO3H@3Fe-C400。该催化剂同时检测到Brφnsted酸和Lewis酸的位点，酸度高达8.84mmol/g，磁性达到3.08Am2/kg。该催化剂在90℃反应4h，小桐子油的酸值从17.2降低到0.7mg KOH/g，油酸酯化率在催化剂循环使用10次后仍然＞90％。该催化剂在140℃催化添加油酸的大豆油联合酯化和转酯化，反应8h后的生物柴油产率达到了95.4％。 (3)用氢氧化钙通过水热法活化传统的Mg-Al水滑石，制备得到活性更高的纳米Ca/Mg-Al催化剂。该催化剂同时具备Mg2Al(OH)7、Mg4Al2(OH)14·3H2O为特征的碱性位和AlO(OH)为特征的酸性位，碱度和酸度分别是0.26和0.57mmol/g。在160℃、催化剂量5wt％、醇/油摩尔比30/1的条件下反应4h，酸值6.8mg KOH/g的小桐子油转化为生物柴油的产率达到93.4％，而且催化剂可以循环反应4次。 (4)将固体碱性颗粒(MgO、Al2O3、ZnO和Na2SiO3)分散于羧甲基纤维素钠溶液中，然后同硫酸铁溶液螯合，生成的沉淀物经过高温煅烧可以制备出一系列具有强烈酸碱两性的磁性固体催化剂。典型的催化剂是Zn8@Fe-C400，它同时具备非常高的酸度2.74mmol/g、碱度3.16mmol/g和磁性12.3Am2/kg，具有包含了纳米铁酸锌、水铁矿、红锌矿、磁赤铁矿和磁铁矿在内的复合晶相特征。在160℃、醇/油摩尔比40/1、催化剂量7wt％的条件下，使用Zn8@Fe-C400催化酸值为6.8mg KOH/g的小桐子油反应4h，生物柴油的产率达到100.0％。催化剂在循环使用10次以后，反应的产率依然超过94.3％，而且在催化过程中和反应结束后很长时间都没有观察到皂化现象。 以上研究表明，通过合成可磁性分离的具备固体酸碱两性的催化剂，筛选催化剂的活性基团，可以高效地转化高酸值小桐子油为生物柴油，完全避免反应过程中的皂化现象，降低反应条件，同时便利催化剂的回收和重复利用。该研究为实现高酸值非食用油脂或者废弃物油脂一步法制备绿色生物柴油的催化工艺提供了一种新的思路和可行方法。