传统混酸硝化工艺对设备腐蚀严重,还造成了严重的环境污染。五氧化二氮是一种新型绿色硝化剂,其具有反应条件温和、产物易分离、硝化能力强以及硝化无需废酸处理等优点。固体酸催化剂在多个工业领域已有大量应用,其独特的酸位和介孔结构,不仅能提高有机合成产率,还具有优异的选择性。将二者结合用于硝化反应,有望提供一种新型绿色硝化工艺。本文研究了五氧化二氮/二氯甲烷体系对甲苯的硝化能力,并探究固体酸催化剂对甲苯硝化的影响。使用HZSM-5、硅藻土、高岭土、4A型分子筛等固体酸作为甲苯硝化催化剂,考察固体酸催化剂的催化活性。分别使用离子交换法、浸渍法、碱改性和混合改性对HZSM-5进行改性,通过XRD、吡啶红外等手段表征,研究了改性对催化剂结构和酸性的影响。将改性后的催化剂用于硝化甲苯,考察了改性后催化剂对五氧化二氮硝化性能的影响,并得出最佳的反应条件为和改性方案。结果表明,不同催化剂均表现出良好的催化活性,甲苯的转化率和选择性均有大幅提升,其中HZSM-5催化活性最佳,一硝基甲苯收率和选择性分别达到45.2%和82.3%,相比未使用催化剂大幅提升。四种改型方案均提升了催化剂活性,浸渍法改性效果优于离子交换法,改性后催化剂的B酸与金属离子结合形成金属离子-L酸,有效提高了一硝基甲苯的收率,其中Cu、Fe改性后的催化剂活性较高,其一硝基甲苯收率分别为67.7%和59.1%。碱改性后催化剂孔径变大,当改性浓度不超过0.3mol/L时,可有效提高催化活性。混合改性催化剂活性最佳,其中Cu-Z5-0.2M的硝化产率和选择性分别达到72.3%和98.7%。通过对照实验,得出硝化最佳反应条件为:反应温度15℃,催化剂用量为20wt%,碱改性最佳浓度为0.2mol/L,浸渍法最佳负载量为4wt%。