乙酰丙酸作为高附加值平台化合物,其酯类衍生物可应用于清洁能源,能有效缓解化石能源紧缺等问题。磁性纳米固体酸催化剂具有易分离、可重复使用等特点,可高效催化乙酰丙酸酯化反应。本论文制备了两种形貌不同的磁性纳米固体酸催化剂,同时利用这两种固体酸催化剂催化乙酰丙酸与三种不同链长的醇进行酯化反应,生成高附加值产物乙酰丙酸烷基酯。主要研究内容如下:首先,制备了形貌规范、大小均匀的磁性纳米固体酸催化剂Fe₃O₄-PDA-SO₃H。通过SEM、FT-IR、XRD及EDX对该固体酸催化剂进行表征,结果表明该催化剂具有明显的核壳结构,且经过氯磺酸磺化后催化剂存在质子酸中心-SO₃H,酸位密度为1.238mmo L·g^-1。将该催化剂应用于乙酰丙酸与乙醇、正丁醇和正辛醇的酯化反应,其最优反应温度和乙酰丙酸转化率分别为:100°C、89.8%;90°C、95.55%;110°C、95.65%,最优酸醇摩尔比为1:11,最佳催化剂用量为反应体系中乙酰丙酸质量的20%。与其他传统工业上树脂酸催化剂相比,该催化剂表现出更优的催化活性。其次,制备了以二氧化硅为载体且结构如花瓣褶皱般的磁性纳米固体酸催化剂Fe₃O₄-Si O₂-SO₃H。利用SEM、FT-IR、BET、XPS、TG等对该磁性纳米固体酸催化剂进行表征,结果表明该催化剂的形貌新颖、大小均匀、热稳定性高、比表面积大且存在质子酸中心-SO₃H,酸位密度为3.04 mmo L·g^-1。将该催化剂应用于乙酰丙酸与乙醇、正丁醇和正辛醇的酯化反应,最优反应温度以及对应的乙酰丙酸转化率分别为:100°C、95.23%;90°C、97.22%;120°C、94.44%,最优酸醇摩尔比为1:11,最优催化剂用量是反应体系中乙酰丙酸质量的15%。且此催化剂催化效果优于上述制备的催化剂。最后,利用响应面优化法,将Fe₃O₄-PDA-SO₃H与Fe₃O₄-Si O₂-SO₃H两种固体酸催化剂应用于乙酰丙酸与正丁醇的酯化反应中,对这两个过程进行多参数综合优化,以寻求最佳的反应条件。最终确定较优的实验条件及结果为:Fe₃O₄-PDA-SO₃H为催化剂催化反应的最佳温度为90.55°C,酸醇摩尔比为1:12.94,催化剂最优用量为23.99%,搅拌速率为401 r/min,在该条件下进行实验,可得到乙酰丙酸的转化率为95.87%。Fe₃O₄-Si O₂-SO₃H为催化剂催化乙酰丙酸酯化反应的最优反应条件为:酯化反应的最佳温度为90.88°C,最优酸醇摩尔比为1:12.9,催化剂最优用量为16.69%,搅拌速率为393r/min,在该条件下进行实验,可得到乙酰丙酸的转化率为96.67%。最优反应条件时,在保证乙酰丙酸转化率与单因素温度影响的结果相差不大的情况下,较小的酸醇摩尔比降低了反应体系中多余的正丁醇的量,有效地减少反了应原料的浪费。