随着化石能源的枯竭和环境污染的日益严重,寻找一种可再生能源来替代化石燃料变得迫在眉睫。生物质资源具有可再生、来源丰富、成本低的优点,可通过化学合成的方法制备化学平台化合物、生物制品和液体燃料。5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种平台化合物,可进一步生成具有高附加值的化学品和液体燃料,因此正逐渐被研究者所重视。本论文的研究内容包括以下几个方面:1、通过一步碳化磺化法制备壳聚糖碳基固体酸催化剂。以HMF产率和果糖转化率为指标,考察催化剂制备条件对其活性的影响,并用氮气吸附脱附、Boehm酸密度滴定、X-射线衍射、拉曼光谱、热重、扫描电镜、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、吡啶吸附红外光谱等手段对其进行了结构和酸性质表征。将其用于果糖脱水合成HMF,考察反应条件(催化剂用量、反应温度、反应时间)对HMF产率的影响。结果表明,以脱乙酰度为41%的壳聚糖为原料,当壳聚糖与浓硫酸的用量比为1:20(g/m L),180℃反应2.5 h,得到的壳聚糖碳基固体酸催化剂活性较优。该催化剂为无定型碳结构,有较大的比表面积和酸密度,且酸性位以B酸为主。当m(果糖):m(催化剂)=3:1,180℃反应2 h时,HMF的产率为65.78%,且该催化剂有很好的循环利用性(循环利用6次)。2、通过一步碳化磺化法制备微藻残渣碳基固体酸催化剂,考察催化剂制备条件对其活性的影响,对其进行一系列表征,将其用于果糖脱水合成HMF,优化反应条件。结果表明,微藻残渣与浓硫酸的用量比为1:22(g/m L),180℃反应3 h,得到的微藻残渣碳基固体酸催化剂活性较优。该催化剂为无定型碳结构,比表面积和酸密度均比壳聚糖碳基固体酸催化剂的高,因而催化性能较好。当m(果糖):m(催化剂)=3:1,180℃反应2 h时,HMF的产率可达76.23%,且该催化剂可循环利用6次而无明显失活。3、通过丙烯酸活化与一步碳化磺化的方法制备微藻残渣碳基固体酸催化剂,对其进行一系列表征,用于果糖脱水合成HMF,优化反应条件。结果表明,丙烯酸活化后的微藻残渣碳基固体酸催化剂的酸密度与比表面积显著增大,催化性能有所提高,当m(果糖):m(催化剂)=3:1,180℃反应2 h时,HMF产率高达80.03%,且该催化剂可循环利用6次而无明显失活。