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纤维素是一种可再生能源原料,可以通过催化水解转化为葡萄糖,葡萄糖进一步转化,生成果糖、5-羟甲基糠醛等重要能源物质,因此将纤维素催化水解为葡萄糖是实现纤维素利用的关键。磷钨酸（PTA）作为具有最高的酸强度和外层氧原子电负性的固体酸,是近年来新型的纤维素催化剂。但PTA完全溶于水,在反应结束后需用乙醚萃取回收,PTA损失严重,因此本论文利用金属有机骨架化合物（MOFs）易功能化的特点,嫁接含有碱性基团的有机配体,利用碱性基团与PTA间的静电作用将PTA固载在MOFs上。但MOFs的孔道尺寸难以使纤维素进入其孔道内部与PTA充分接触,阻碍了PTA酸催化活性的发挥,因此采用表面活性剂模板法、延长有机配体法和调节剂诱导缺陷法三种扩孔方法来调控MOFs载体的孔道结构,使MOFs在成功固载PTA的同时可以使纤维素进入孔道内部与PTA充分接触,充分发挥PTA的酸催化效果。研究发现:通过-NH2对MOFs进行功能化,发现-NH2会与PTA间通过静电作用实现PTA的固载,-NH2含量越高,静电作用越大,但静电作用不影响PTA结构,-NH2嫁接后会占据一部分孔道,因此会使MOFs的比表面积和孔容均减小,当TA-NH2增加至5 mmol时,-NH2与PTA间静电作用最大,PTA的固载量最高,Cr-MOF和Fe-MOF样品的PTA固载量最高达到12.8 wt%和19.5 wt%。采用表面活性剂模板法通过加入模板试剂CTAB在水中形成胶束来对MOFs载体进行扩孔,胶束的体积随CTAB加入量的增加而增大,获得的Cr-MOF和Fe-MOF最大孔径可达46.1 nm和78.2 nm,但CTAB的加入会影响MOFs晶体生长,随着CTAB加入量的增加,MOFs晶面出现坍塌,CTAB的阳离子胶束可与PTA的阴离子形成静电作用从而影响PTA的固载,PTA的固载量随CTAB加入量的增加先增加后减小,Cr-MOF和Fe-MOF的PTA固载量最高可达14.8 wt%和23.9 wt%。而助模板剂TMB可进入CTAB胶束内部进一步增大胶束直径,CTAB和TMB的协同作用可使Fe-MOF的最大孔径78.2nm的占比明显增大,TMB加入对MOFs载体晶面生长影响更大,Cr-MOF无法实现结晶,但PTA的固载随TMB的加入量增加而增加,Fe-MOF获得的PTA最大固载量达26.2wt%。延长有机配体法中有机配体主链的长短直接决定聚合物孔径的大小,合成MOFs载体的孔径随长链4,4’-联苯二甲酸加入量的增加而增大,最大可使Cr-MOF和Fe-MOF的孔径分别达到101.8 nm和115.3 nm。4,4’-联苯二甲酸会促进MOFs载体911晶面生长,但MOFs载体均保持MIL-101晶型结构,当4,4’-联苯二甲酸加入量为4 mmol时,Cr-MOF发生孔道贯穿和坍塌现象,晶型结构遭到破坏,Cr-MOF和Fe-MOF的PTA固载量随4,4’-联苯二甲酸加入量的增多而增大,最大可分别达到21.2 wt%和24.5 wt%。调节剂诱导缺陷法是加入有机配体不完全取代先加入的十二烷酸与金属离子配位,用浓盐酸和DMF活化后去除十二烷酸,形成缺陷而达到扩孔目的,最大可使Fe-MOF的孔径达到123.2 nm;用该方法对Cr-MOF扩孔会使晶体消失,增加TA-Cl加入量促进Fe-MOF载体911晶面生长;PTA固载量在MOFs载体孔径大小和-NH2与PTA间静电作用的共同影响下,随TA-Cl加入量的增加而减小,PTA固载量最大为14.8 wt%。采用等量表面活性剂模板法、延长有机配体法和调节剂诱导缺陷法对Cr-MOF和Fe-MOF扩孔后的催化剂催化水解微晶纤维素,研究发现MOFs载体的孔径越大,可进入载体内部与PTA充分接触的微晶纤维素越多,酸催化活性中心越多,酸性越强,葡萄糖的产率越高。Cr-MOF获得的葡萄糖最大产率分别为26.8%和34.8%;Fe-MOF获得的最大葡萄糖产率分别为40.4%、34.4%和22.7%。但研究发现调节剂诱导缺陷法扩孔得到的催化剂最大孔径是三种方法中最大的,但其最大孔径只占总孔径的4%,因此并没有获得更好的葡萄糖产率,说明均匀的孔道结构更有利于催化反应。催化剂经三次重复使用葡萄糖产率下降均小于6%,说明PTA具有良好的固载稳定性。