生物质能是自然界唯一可再生的含碳能源,将生物质转化为液体燃料实现了生物质的高附加值利用,可以减少化石燃料尤其是石油的消耗,是生物质最具发展前景的利用路线之一。5-羟甲基糠醛（HMF）、乙酰丙酸（LA）和糠醛（FF）等平台化合物可以由生物质水热转化制取,再经过羟醛缩合和加氢脱氧等反应来制备液体燃料。本文依托于国家重点研发计划项目的支持,开发了用于生物质水热转化制取平台化合物的固体酸催化剂,分别在水和双相溶剂体系中进行了实验研究。首先对Zr O₂进行硫酸浸渍,负载制备了不同SO₄^2-负载量的固体酸催化剂,通过多种表征方式进行了测试。表征结果表明,适量的SO₄^2-负载不仅增强了酸性还增大了孔径和表面积,但SO₄^2-过量会导致催化剂孔道结构的坍塌。将4种不同SO₄^2-负载量的催化剂应用于木糖、果糖和葡萄糖在水中的催化转化,探究SO₄^2-负载量对催化剂性能的影响规律以及不同糖类之间的水热转化特性的差异。木糖属于五碳糖,其在水中脱水转化为糠醛,使用20%SO₄^2-/Zr O₂可获得最大为59.27%的糠醛产率。葡萄糖和果糖属于六碳糖,在催化剂的作用下脱水生成HMF后又会发生水合反应生成LA和甲酸（FA）,且葡萄糖比果糖更难转化,二者最大HMF产率均在10%SO₄^2-/Zr O₂催化下得到,分别为17.68%和27.72%;而LA产率随着SO₄^2-负载量的增加而提高。反应底物和产物在纯水中会发生很多副反应,导致高附加值的HMF产率较低。为了获得高产率的HMF,将双相溶剂体系Na Cl-THF/H₂O应用于葡萄糖的水热转化。因为Na Cl的盐析作用,原本混溶的THF/H₂O发生相分离,在水相中生成的HMF可以被高效萃取到有机相THF中,减少了HMF的消耗,HMF的产率得到大幅提高。此外,对反应条件和催化剂组成对葡萄糖水热转化的影响进行了研究,发现较高的温度是葡萄糖高效转化的必要条件而适当的反应时间和合理的酸性分布是实现HMF高选择性的关键。使用20%SO₄^2-/Zr O₂催化葡萄糖在160℃反应2h可以得到最大为61.84%的HMF产率。将制备的催化剂和Na Cl-THF/H₂O双相溶剂体系应用于以六碳糖为单元的双糖、多糖和纤维素的水热转化中,以测试催化剂和溶剂体系的普适性。结果发现不同的底物均在20%SO₄^2-/Zr O₂催化下得到最高的HMF产率,这是由于其具有合适的酸性及稳定的孔道结构。不同糖类的水热转化特性存在一定的差异,取决于其糖单元类型、聚合度和糖苷键类型。由双糖得到的HMF产率由高到低为蔗糖>纤维二糖>麦芽糖,分别为40.28%、32.42%和35.42%;由多糖得到的HMF产率由高到低为菊粉>纤维素,最大HMF产率分别为39.84%和23.18%。