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环境友好型高效催化剂的研究与开发是绿色化学研究的一个重要方向。硫酸化氧化锆（SO42–/ZrO2）以其优秀的超强酸性而具有广阔的经济应用前景。但是,SO42–/ZrO2存在孔隙率较差、亲水性较强以及活性组分易在催化过程中溶脱而失活等缺点,限制了其在许多实际催化过程中的应用。本文致力于设计制备系列具有不同孔道结构有序性和几何形貌的基于SO42-/ZrO2的有机-无机杂化固体酸催化材料,并通过其同时酯化和酯交换反应（生物柴油的合成）系统研究了其非均相酸催化性能,同时考察了其实际应用的可能性。具体研究内容如下:1.在聚乙氧基-聚异丙氧基-聚乙氧基三嵌段共聚物（PEO-PPO-PEO,P123）的结构导向作用下,采用一步水解共缩合并结合程序升温溶剂热和模板法自组装等技术,制备了一系列骨架中含有桥联乙基官能团的三维交联介孔SO42-/ZrO2-SiO2（Et）杂化催化剂,通过光谱技术、X射线粉末衍射技术、氮气吸附测定和电镜技术等测试手段对复合材料的组成、结构、形貌和表面物理化学性质进行了表征;采用酸碱滴定法和Hammett滴定法结合光谱技术表征了杂化材料的酸性。通过疏水有机硅烷的修饰调节了介孔杂化材料的表面亲/疏水平衡。以含20 %肉豆蔻酸的三棕榈酸甘油酯与甲醇的同时酯化和酯交换反应为模型,系统考察了以上杂化固体酸催化剂催化性能,研究了催化剂功能组分（SO42–和桥联乙基硅烷单元）的担载量和油醇摩尔比等因素对产物脂肪酸甲酯产率的影响;此外,本文还详细讨论了采用共缩合方法制备的杂化催化剂SO42–/ZrO2-SiO2（Et）具有较SO42–/ZrO2本身高催化活性的原因。在催化剂的循环使用实验中发现,经三次催化循环,杂化催化剂的活性未发生明显变化且SO42–未发生明显的脱落,说明以上合成的基于SO42–/ZrO2的杂化固体酸催化剂是一类具有潜在应用前景的环境友好型杂化固体酸催化剂。2.在结构导向剂P123的作用下,选择不同桥联有机硅烷单元和金属氧化物前躯体,通过一步共缩合技术得到了二维六方有序介孔结构的SO42–/ZrO2–SiO2（Ph）或三维交联介孔结构的SO42–/MwOv–SiO2（Et） （MwOv = ZrO2/Ta2O5/Nb2O5/TiO2）和SO42-/ZrO2-SiO2多功能杂化催化剂。通过FT-IR、XPS、TEM以及N2吸附测定等表征手段对该杂化固体酸催化剂的组成、形貌、相结构以及功能组分的掺杂方式进行了表征。采用酸碱滴定法和Hammett滴定法结合光谱技术表征了杂化材料的酸性。表征技术发现,SO42-结构单元与杂化材料表面的Zr-OH通过Zr-O-S键配位,形成酸性活性物种;同时,烷基桥联有机硅与ZrO2网络之间通过Zr-O-Si-Et-Si-O键作用,构成杂化材料的孔壁。新键的形成不仅使功能组分与载体结合牢固,同时还提高了质子的释放能力。通过以芸芥油为原料制备生物柴油的探针反应,系统评价了以上介孔结构杂化固体酸催化剂的催化性能,结合杂化材料的组成与结构表征结果辅以催化数据讨论影响脂肪酸单酯产率的诸因素,并深入研究了固体酸催化酯化和酯交换反应的机理。最后,对SO42–/ZrO2–SiO2（R）的循环使用情况给予了评价。3.通过调变制备条件,实现了对介孔SO42-/ZrO2-SiO2（R）杂化材料孔道结构有序性和几何形貌的一步可控合成,分别获得了二维六方p6mm、三维立方Im3m和三维交联结构的系列基于SO42-/ZrO2的介孔杂化材料,详细表征了这些杂化材料的介孔特性和孔隙率、形貌、组成与酸性。随后,通过以芸芥油为原料制备生物柴油的模型反应考察了SO42-/ZrO2-SiO2（R）杂化固体酸催化剂的结构有序度、孔几何构型及功能组分的担载量对酸催化反应性能的影响,发现以上基于SO42-/ZrO2的杂化固体酸催化剂优异的催化性能是其结构有序度、孔隙率、酸性和表面疏水性协同作用的结果。最后,评价了其循环使用情况。