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木质纤维素是农业、林业的副产品,作为可持续发展原料可生产燃料或化学品以满足人类社会对可持续发展的战略需求。纤维素是木质纤维素的主要成分,因其特殊的结果单元,丰富的年产量,是生产乙酰丙酸酯重要的原料。乙酰丙酸甲酯（Methyl Levulinate,ML）作为一种重要的生物质基平台化合物,在溶剂、燃料、医药等领域。但是目前对高固纤维素醇解制备ML的动力学、反应路径的研究仍不充分。研究高固纤维素醇解直接制备高浓度的乙酰丙酸酯,可降低产品分离成本,节约下游加工成本,提高生产效率,在理论研究和实际生产中都具有重要的研究意义。本文以纤维素为原料、以硫酸铝为催化剂生产ML,并对制备工艺、反应机理进行了探究。首先研究了不同工艺条件催化高固纤维素醇解转化合成ML,进一步以缩芯模型研究了高固纤维素醇解的动力学,并提出反应机理,最后使用Gaussian 16W软件通过密度泛函理论B3LYP/6-31G+G（d）方法,对纤维单糖醇解路径进行了量子化学理论计算研究。主要研究内容如下:1.首先研究了在甲醇体系中不同金属盐对催化高固纤维素制备ML的影响,考查了催化性能和可重复利用性,筛选出Al2（SO4）3作为后续反应的催化剂,接着考察了固含量对高固纤维素醇解反应的影响,在15%固含量条件下,ML的质量收率为36.59%。进一步考察了催化剂添加量对高固纤维素醇解的影响,在纤维素7.5g,Al2（SO4）31.6 g时,反应时间1 h条件下,ML的收率为38.67%,接着考察了水添加量对ML收率的影响,当水添加量为5%时,ML的收率为34.34%,并考察了反应温度和反应时间对高固纤维素醇解的影响,最后探究了Al2（SO4）3的重复使用性,重复使用5次后ML的收率为33.95%,表明Al2（SO4）3具有良好的重复使用性。2.研究了缩芯动力学模型在纤维素降解至甲基葡萄糖苷过程的应用,分别考察缩芯动力学模型在高固体系、低固体系,以及不同粒径中的应用,得到高固体系90μm纤维素醇解过程中不同反应温度下（160℃、170℃、180℃）的反应速率常数,进一步得到活化能为151.6 k J/mol,高固体系250μm纤维素醇解过程的活化能为163.7 k J/mol,此外使用FTIR、XRD、SEM、激光粒度分布仪对反应后固体残渣进行了表征,研究了纤维素醇解过程中的微观变化。3.将纤维素醇解转化制备ML具体化为纤维素至5-甲氧基甲基糠醛（5-methoxymethylfurfural,MMF）和MMF至ML两个步骤,设计了每个步骤的具体反应路径,采用密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6-31G+G（d）方法在对设计的反应路径进行了验证,对路径中涉及的反应物、中间体、过渡态进行了结构优化,使用SCAN和QST2方法寻找过渡态,过渡态均经过IRC验证,并进行TS优化,最后计算在180℃、3.5 MPa条件下纤维素醇解反应的热力学、动力学参数,结果表明纤维素至MMF过程的限制反应步骤为甲基葡萄糖苷（Methyl glucoside,ML）第一次脱水过程,反应能垒为288.3 kcal/mol,5-甲氧基甲基糠醛至ML过程的限制反应步骤为5-甲氧基甲基糠醛脱甲醇过程,反应能垒为422.5kcal/mol。