可再生资源催化技术

1 可再生资源催化技术--远景1.1 引言1.2 经济和社会背景1.3 技术选择1.4 生物质转化的工艺选择1.5 小结参考文献2 木质纤维素转化：化学、工艺及经济性2.1 概述2.2 引言2.2.1 可再生能源的需求2.2.2 生物质转化的必要性2.2.3 生物质组成2.2.4 燃料和化学品成分2.2.5 生物质脱氧2.3 化学工艺2.3.1 碳水化合物的关键反应2.3.2 热裂解2.3.2.1 化学原理2.3.2.2 产品应用2.3.2.3 生产工艺2.3.2.4 其他工艺研究进展2.3.3 气化2.3.3.1 化学原理2.3.3.2 生产工艺2.3.3.3 替代发展：制氢2.3.4 水解2.3.4.1 化学原理2.3.4.2 糖衍生物2.3.4.3 工艺2.3.4.4 研究进展2.3.5 发酵2.3.5.1 化学原理2.3.5.2 工艺过程2.3.5.3 最新进展2.4 经济性2.4.1 方法学2.4.2 燃料的生产2.4.2.1 工厂成本2.4.2.2 原料成本2.4.2.3 生产成本2.4.3 生产规模2.4.4 化学品生产2.5 总结和讨论参考文献3 可再生能源催化转化为生物制品的工艺选择3.1 概述3.2 引言3.3 生物炼制的概念3.4 生物质转化成生物制品的策略3.4.1 通过降解化合物实现生物质转化3.4.2 通过平台化合物实现生物质转化3.4.2.1 主要平台化合物的确认3.4.2.2 平台化合物转化为生物产品的实例3.4.3 通过新合成路线实现生物质转化3.4.3.1 一锅反应的级联催化3.4.3.2 一锅反应生成混合产物3.5 小结参考文献4 生物基油脂化学品的工业开发和应用4.1 概述4.2 原材料现状4.3 生态兼容性4.4 产品举例4.4.1 油脂化合物的聚合物应用4.4.1.1 基于二聚酸的二聚二醇4.4.1.2 基于环氧化物的多元醇4.4.2 用作润滑剂可生物降解的脂肪酸酯4.4.3 基于脂肪醇和脂肪酸的植物油衍生的表面活性剂及乳化剂4.4.3.1 脂肪醇硫酸盐（FAS）4.4.3.2 酰基蛋白及氨基酸（蛋白脂肪酸缩合物）4.4.3.3 基于碳水化合物的表面活性剂--烷基多糖苷4.4.3.4 烷基多糖苷羧酸4.4.3.5 多元醇酯4.4.3.6 用于皮肤和毛发的多功能护理添加剂4.4.4 润肤剂4.4.4.1 二烷基碳酸盐4.4.4.2 Guerbet醇4.5 展望致谢参考文献5 源于可再生资源的精细化学品5.1 引言5.2 香草醛5.3 单萜5.4 生物碱类5.5 类固醇5.6 对映立体选择性的催化作用5.7 青蒿素5.8 达菲5.9 小结致谢参考文献6 生物质热化学转化为燃料的催化选择6.1 引言6.2 生物质作为原料制备能源6.3 生物质的组成6.4 生物炼制6.5 生物质预处理6.6 木质纤维素的热化学转化6.7 生物质气化6.7.1 干生物质的气化6.7.2 裂解油的催化气化6.7.3 气化过程化学和催化6.7.4 热压缩水中的气化6.8 生物质液化6.8.1 非催化高温裂解6.8.2 催化高温裂解6.8.3 水热液化6.9 裂解油浓缩形成燃料6.9.1 脱羧（DCO）6.9.2 水合脱氢（HDO）6.9.3 沸石上的裂解（FCC）6.1 0水解6.1 1催化剂设计的基本方法6.1 2小结参考文献7 生物质热转化技术7.1 引言7.2 生物质资源及生物质预处理7.3 生物质燃烧7.4 生物质气化7.5 生物质热解7.6 通过生物质热转化生成燃料7.7 小结参考文献8 生物质热转化及其在炉排炉中NOx的排放8.1 引言8.2 可调二极管激光测量生物质转化动力学8.2.1 引言8.2.2 可调二极管激光器的栅格型反应器的实验8.2.3 实验装置8.2.4 结果8.3 热转化层传播机理8.3.1 引言8.3.2 模型建立8.3.3 试验8.4 炉排炉的气相计算流体力学（CFD）模型8.4.1 引言8.4.2 模型描述8.4.3 数值模拟与验证中查表法的结构8.4.4 燃烧模型在二维炉排炉中的应用8.5 小结致谢参考文献9 生物乙醇：生产工艺及产品的升级与资源化利用9.1 引言9.2 生产工艺概述9.3 用作生物燃料9.3.1 生物乙醇作为燃料添加剂9.3.1.1 汽油/生物乙醇混合燃料9.3.1.2 柴油／生物乙醇混合燃料9.3.2 生物乙醇和氢9.3.3 生物乙醇用于燃料电池9.4 生物乙醇改进及资源化利用9.4.1 转化成燃料组分9.4.2 转化成化学品9.5 小结参考文献10 甘油转化制交通燃料10.1 引言10.2 甘油10.2.1 甘油的性质、生产与应用10.2.2 来自生物柴油生产过程的甘油10.3 甘油与异丁烯的醚化反应10.3.1 反应机理10.3.2 醚化催化剂10.3.3 工艺条件10.3.4 醚化反应动力学10.3.5 作为燃料组分的甘油醚10.4 生物柴油工艺的改进10.4.1 醚化反应与生物柴油过程联用10.4.2 多相生物柴油工艺10.5 甘油重整10.5.1 水相重整10.5.2 水蒸气重整10.6 未来展望参考文献11 甘油催化转化11.1 引言11.2 甘油催化脱水及丙烯醛的生成11.3 甘油催化脱水成醚11.3.1 甘油低聚11.3.2 甘油与烯烃反应11.4 甘油的催化氧化11.4.1 电化学氧化11.4.2 气相催化氧化11.4.3 Pt/Bi催化剂上的分子氧选择性氧化甘油11.4.4 Au基催化剂上分子氧的选择性氧化作用11.4.5 分子氧以外的选择性氧化剂11.5 甘油的催化氢解11.5.1 甘油多相催化氢解11.5.2 甘油均相催化氢解11.6 甘油重整及制氢11.7 其他氧化反应11.8 小结致谢参考文献12 脂肪酸选择环氧化的催化过程：环境友好的路线12.1 引言12.2 非催化环氧化体系12.3 均相催化体系12.4 化学酶法环氧化体系12.5 多相催化体系12.6 钛基催化剂上脂肪酸甲酯的环氧化反应：在米兰获得的技术12.6.1 纯C18单不饱和脂肪酸甲酯的环氧化反应12.6.2 植物中得到的脂肪酸甲酯混合物的环氧化反应12.6.2.1 高油酸葵花籽、芫荽、蓖麻油的脂肪酸甲酯混合物12.6.2.2 大豆油脂肪酸甲酯的混合物12.7 小结参考文献13 生物催化与化学催化的集成：协同过程中的级联催化和多步转化13.1 概述13.2 引言13.2.1 人类化学13.2.2 自然化学13.2.3 生物化学集成13.3 级联反应的类型13.3.1 生物生物级联13.3.2 化学化学级联13.3.3 生物化学级联13.4 级联技术13.4.1 催化方法13.4.2 反应器设计13.4.3 分区13.4.4 介质工程13.4.5 细胞工厂的设计13.5 小结致谢参考文献14 制氢和燃料电池--通向可持续能源体系的桥梁技术14.1 引言14.1.1 氢能链14.1.2 氢气来源和生产14.1.3 氢气在固定和移动系统上的应用14.2 天然气制氢14.2.1 传统制氢14.2.1.1 天然气制氢14.2.1.2 其他原料生产氢气14.2.2 偶合CO2捕获进行制氢14.3 CO2捕获制氢新工艺14.3.1 氢气膜反应器14.3.2 吸附增强重整和水煤气交换14.4 小结和催化面临的挑战14.4.1 电化学制氢与转化14.4.1.1 电化学氢氧过程动力学14.4.1.2 电解水制氢14.4.1.3 质子交换膜燃料电池14.4.1.4 固态氧化物燃料电池（SOFCs）参考文献15 清洁绿色氢能源之路15.1 引言15.2 能源可用性15.3 氢能的生产和分配模式15.4 氢燃料的成本15.4.1 案例分析15.4.2 结果15.5 “清洁氢能”和CO2减排范围15.5.1 范围15.5.2 氢和汽油、柴油的对比15.6 煤和生物质15.7 小结致谢参考文献16 太阳能光催化制氢和CO2转化16.1 引言16.2 光催化过程16.2.1 量子产率16.2.2 催化剂相关的损失16.2.2.1 载流体热化16.2.2.2 电荷分离16.2.2.3 主动电荷分离16.2.2.4 被动电荷分离16.2.2.5 介导电荷分离16.2.3 表面缺陷16.3 光电化学电池16.4 新材料16.4.1 晶体结构与活性16.4.2 可见光敏化16.5 小结参考文献17 结论、展望与路线图17.1 引言17.2 生物质经济的驱动力17.3 与催化相关联的生物能源和生物燃料的主要问题与展望17.3.1 生物燃料17.3.1.1 第一代生物燃料17.3.1.2 第二代生物燃料17.3.2 生物炼制17.3.3 利用生物质转化的副产物17.3.4 生物质作为化学生产的原料17.3.5 太阳能的利用17.4 小结参考文献

　　《可再生资源催化技术：从资源到能源生产》共分为17章，内容主要包括木质纤维素转化、可再生资源转化为生物产品的工艺选择、生物基油脂化学品的工业开发和应用、基于可再生资源的精细化学品、生物质热化学转化为燃料的催化选择、生物乙醇、甘油转化制交通燃料、甘油的催化转化、脂肪酸的选择性环氧化催化工艺、可再生氢能、CO2捕集以及光催化制氢等。　　本书可以作为高等学校生物工程、化学工程、精细化工、能源化工、产品工程等专业的研究生教学用书，也可供相关领域管理人员、技术人员参考使用。