內容簡介
可再生資源催化技術：從資源到能源生產本書可以作為高等學校生物工程、化學工程、精細化工、能源化工、產品工程等專業的研究生教學用書，也可供相關領域管理人員、技術人員參考使用。
目錄
1可再生資源催化技術——遠景1
1.1引言1
1.2經濟和社會背景1
1.3技術選擇4
1.4生物質轉化的工藝選擇11
1.5小結16
參考文獻16
2木質纖維素轉化：化學、工藝及經濟性17
2.1概述17
2.2引言17
2.2.1可再生能源的需求17
2.2.2生物質轉化的必要性18
2.2.3生物質組成19
2.2.4燃料和化學品成分20
2.2.5生物質脫氧21
2.3化學工藝21
2.3.1碳水化合物的關鍵反應22
2.3.2熱裂解23
2.3.2.1化學原理23
2.3.2.2產品套用24
2.3.2.3生產工藝25
2.3.2.4其他工藝研究進展25
2.3.3氣化26
2.3.3.1化學原理26
2.3.3.2生產工藝27
2.3.3.3替代發展：制氫28
2.3.4水解28
2.3.4.1化學原理28
2.3.4.2糖衍生物29
2.3.4.3工藝30
2.3.4.4研究進展30
2.3.5發酵31
2.3.5.1化學原理31
2.3.5.2工藝過程32
2.3.5.3最新進展33
2.4經濟性33
2.4.1方法學34
2.4.2燃料的生產34
2.4.2.1工廠成本34
2.4.2.2原料成本35
2.4.2.3生產成本35
2.4.3生產規模37
2.4.4化學品生產38
2.5總結和討論39
參考文獻40
3可再生能源催化轉化為生物製品的工藝選擇43
3.1概述43
3.2引言43
3.3生物煉製的概念45
3.4生物質轉化成生物製品的策略45
3.4.1通過降解化合物實現生物質轉化45
3.4.2通過平台化合物實現生物質轉化46
3.4.2.1主要平台化合物的確認46
3.4.2.2平台化合物轉化為生物產品的實例47
3.4.3通過新合成路線實現生物質轉化52
3.4.3.1一鍋反應的級聯催化53
3.4.3.2一鍋反應生成混合產物53
3.5小結56
參考文獻58
4生物基油脂化學品的工業開發和套用61
4.1概述61
4.2原材料現狀61
4.3生態兼容性62
4.4產品舉例63
4.4.1油脂化合物的聚合物套用64
4.4.1.1基於二聚酸的二聚二醇65
4.4.1.2基於環氧化物的多元醇67
4.4.2用作潤滑劑可生物降解的脂肪酸酯68
4.4.3基於脂肪醇和脂肪酸的植物油衍生的表面活性劑及乳化劑69
4.4.3.1脂肪醇硫酸鹽（FAS）71
4.4.3.2醯基蛋白及胺基酸（蛋白.脂肪酸縮合物）72
4.4.3.3基於碳水化合物的表面活性劑——烷基多糖苷73
4.4.3.4烷基多糖苷羧酸74
4.4.3.5多元醇酯75
4.4.3.6用於皮膚和毛髮的多功能護理添加劑76
4.4.4潤膚劑77
4.4.4.1二烷基碳酸鹽77
4.4.4.2Guerbet醇78
4.5展望78
致謝79
參考文獻79
5源於可再生資源的精細化學品81
5.1引言81
5.2香草醛83
5.3單萜84
5.4生物鹼類87
5.5類固醇90
5.6對映立體選擇性的催化作用91
5.7青蒿素92
5.8達菲93
5.9小結93
致謝94
參考文獻94
6生物質熱化學轉化為燃料的催化選擇96
6.1引言96
6.2生物質作為原料製備能源97
6.3生物質的組成98
6.4生物煉製101
6.5生物質預處理102
6.6木質纖維素的熱化學轉化102
6.7生物質氣化104
6.7.1乾生物質的氣化104
6.7.2裂解油的催化氣化105
6.7.3氣化過程化學和催化105
6.7.4熱壓縮水中的氣化106
6.8生物質液化107
6.8.1非催化高溫裂解107
6.8.2催化高溫裂解109
6.8.3水熱液化110
6.9裂解油濃縮形成燃料110
6.9.1脫羧（dco）110
6.9.2水合脫氫（HDO）111
6.9.3沸石上的裂解（FCC）111
6.10水解112
6.11催化劑設計的基本方法113
6.12小結114
參考文獻114
7生物質熱轉化技術119
7.1引言119
7.2生物質資源及生物質預處理120
7.3生物質燃燒120
7.4生物質氣化121
7.5生物質熱解125
7.6通過生物質熱轉化生成燃料128
7.7小結131
參考文獻131
8生物質熱轉化及其在爐排爐中NOx的排放133
8.1引言133
8.2可調二極體雷射測量生物質轉化動力學134
8.2.1引言134
8.2.2可調二極體雷射器的柵格型反應器的實驗134
8.2.3實驗裝置135
8.2.4結果136
8.3熱轉化層傳播機理138
8.3.1引言138
8.3.2模型建立139
8.3.3試驗141
8.4爐排爐的氣相計算流體力學（CFD）模型143
8.4.1引言143
8.4.2模型描述143
8.4.3數值模擬與驗證中查表法的結構144
8.4.4燃燒模型在二維爐排爐中的套用145
8.5小結145
致謝146
參考文獻146
9生物乙醇：生產工藝及產品的升級與資源化利用148
9.1引言148
9.2生產工藝概述152
9.3用作生物燃料157
9.3.1生物乙醇作為燃料添加劑157
9.3.1.1汽油/生物乙醇混合燃料157
9.3.1.2柴油/生物乙醇混合燃料158
9.3.2生物乙醇和氫159
9.3.3生物乙醇用於燃料電池161
9.4生物乙醇改進及資源化利用162
9.4.1轉化成燃料組分162
9.4.2轉化成化學品165
9.5小結166
參考文獻166
10甘油轉化制交通燃料169
10.1引言169
10.2甘油170
10.2.1甘油的性質、生產與套用170
10.2.2來自生物柴油生產過程的甘油170
10.3甘油與異丁烯的醚化反應172
10.3.1反應機理172
10.3.2醚化催化劑172
10.3.3工藝條件173
10.3.4醚化反應動力學175
10.3.5作為燃料組分的甘油醚176
10.4生物柴油工藝的改進176
10.4.1醚化反應與生物柴油過程聯用177
10.4.2多相生物柴油工藝177
10.5甘油重整177
10.5.1水相重整178
10.5.2水蒸氣重整178
10.6未來展望178
參考文獻179
11甘油催化轉化181
11.1引言181
11.2甘油催化脫水及丙烯醛的生成182
11.3甘油催化脫水成醚183
11.3.1甘油低聚183
11.3.2甘油與烯烴反應185
11.4甘油的催化氧化187
11.4.1電化學氧化187
11.4.2氣相催化氧化189
11.4.3Pt/Bi催化劑上的分子氧選擇性氧化甘油189
11.4.4Au基催化劑上分子氧的選擇性氧化作用192
11.4.5分子氧以外的選擇性氧化劑194
11.5甘油的催化氫解196
11.5.1甘油多相催化氫解196
11.5.2甘油均相催化氫解201
11.6甘油重整及制氫202
11.7其他氧化反應203
11.8小結204
致謝204
參考文獻205
12脂肪酸選擇環氧化的催化過程：環境友好的路線209
12.1引言209
12.2非催化環氧化體系210
12.3均相催化體系211
12.4化學酶法環氧化體系212
12.5多相催化體系213
12.6鈦基催化劑上脂肪酸甲酯的環氧化反應：在米蘭獲得的技術215
12.6.1純C18單不飽和脂肪酸甲酯的環氧化反應216
12.6.2植物中得到的脂肪酸甲酯混合物的環氧化反應217
12.6.2.1高油酸葵花籽、芫荽、蓖麻油的脂肪酸甲酯混合物217
12.6.2.2大豆油脂肪酸甲酯的混合物219
12.7小結220
參考文獻221
13生物催化與化學催化的集成：協同過程中的級聯催化和多步轉化223
13.1概述223
13.2引言223
13.2.1人類化學224
13.2.2自然化學225
13.2.3生物.化學集成225
13.3級聯反應的類型226
13.3.1生物.生物級聯227
13.3.2化學.化學級聯229
13.3.3生物.化學級聯229
13.4級聯技術236
13.4.1催化方法237
13.4.2反應器設計238
13.4.3分區238
13.4.4介質工程239
13.4.5細胞工廠的設計239
13.5小結240
致謝241
參考文獻241
14制氫和燃料電池——通向可持續能源體系的橋樑技術243
14.1引言243
14.1.1氫能鏈244
14.1.2氫氣來源和生產244
14.1.3氫氣在固定和移動系統上的套用245
14.2天然氣制氫245
14.2.1傳統制氫245
14.2.1.1天然氣制氫245
14.2.1.2其他原料生產氫氣247
14.2.2偶合CO2捕獲進行制氫248
14.3CO2捕獲制氫新工藝250
14.3.1氫氣膜反應器250
14.3.2吸附增強重整和水煤氣交換252
14.4小結和催化面臨的挑戰255
14.4.1電化學制氫與轉化255
14.4.1.1電化學氫氧過程動力學255
14.4.1.2電解水制氫257
14.4.1.3質子交換膜燃料電池260
14.4.1.4固態氧化物燃料電池（SOFCs）266
參考文獻271
15清潔綠色氫能源之路275
15.1引言275
15.2能源可用性276
15.3氫能的生產和分配模式278
15.4氫燃料的成本278
15.4.1案例分析279
15.4.2結果280
15.5“清潔氫能”和CO2減排範圍281
15.5.1範圍282
15.5.2氫和汽油、柴油的對比283
15.6煤和生物質283
15.7小結284
致謝285
參考文獻285
16太陽能光催化制氫和CO2轉化286
16.1引言286
16.2光催化過程288
16.2.1量子產率291
16.2.2催化劑相關的損失294
16.2.2.1載流體熱化294
16.2.2.2電荷分離295
16.2.2.3主動電荷分離295
16.2.2.4被動電荷分離295
16.2.2.5介導電荷分離298
16.2.3表面缺陷299
16.3光電化學電池302
16.4新材料304
16.4.1晶體結構與活性304
16.4.2可見光敏化306
16.5小結308
參考文獻309
17結論、展望與路線圖316
17.1引言316
17.2生物質經濟的驅動力317
17.3與催化相關聯的生物能源和生物燃料的主要問題與展望318
17.3.1生物燃料318
17.3.1.1第一代生物燃料318
17.3.1.2第二代生物燃料320
17.3.2生物煉製322
17.3.3利用生物質轉化的副產物326
17.3.4生物質作為化學生產的原料326
17.3.5太陽能的利用329
17.4小結330
參考文獻334
