本文以大豆油酯交换反应为研究对象,系统地研究了氧化钙系列固体碱在生物柴油合成中的催化作用。在改善催化剂性能方面,优选最佳的催化剂前体方式和负载量,并考察了催化剂的重复使用性能以及影响重复使用性能的因素。在酯交换工艺改进上详细考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、原料酸价、醇油比、乳化技术应用和共溶剂等多种因素的影响,最终得出最佳工艺组合。结合XRD、RAMAN、BET、SEM、TG、CO₂-TPD等分析手段,考察了氧化钙系列固体碱的催化活性和晶型、比表面积、热稳定性及碱性强度之间的关系,揭示出氧化钙系列固体碱的酯交换活性机理和空气毒化的成因。最后将固体酸、碱催化两步法进行联用。测试了大豆油、棕榈油、大豆油—脂肪酸混合油、地沟油和废油脂等多种原料,以评价该方法对复杂原料的适用性。本文主要结论如下:催化剂催化活性和碱性强度由强到弱的排序:Cal-N＞Ara-N＞CaO-N;当Li/CaO负载型催化剂负载量为1.25%时催化活性最强,并且可以重复使用7次。氧化钙在酯交换反应后期与副产的甘油生成甘油钙,可起到均相催化作用。得到大豆油酯交换反应的工艺优化条件为:原料酸价≤1mgKOH/g,催化剂投料量占油重1%,反应温度65℃,醇油摩尔比6:1,高速剪切乳化机转速6000r/min,加入5%的甲酯作为共溶剂。Cal-N受空气毒化后,在催化剂外层形成大量的Ca（OH）₂和一定量的无定形碳酸钙,因而催化活性得以部分保持;Ara-N受毒化后,表面形成结构致密的方解石晶相能够阻碍内层氧化钙在酯交换反应介质中暴露,因而催化活性迅速丧失。注:Cal-N,Ara-N和CaO-N分别是指方解石、文石和氧化钙在氮气流中800℃煅烧2h得到的样品。