《木质纤维素生物质催化转化原理与技术》聚焦于木质纤维素生物质的高效利用，系统阐述其结构特性、转化机理及关键技术路径。全书以生物质资源化利用为核心，从纤维素、半纤维素和木质素三大组分的分子结构与化学特性切入，深入探讨生物质预处理、组分分离及定向转化的科学原理。通过分析物理、化学、生物等预处理技术对生物质解构的影响，结合催化裂解、热解、氧化还原等反应机制，详细解析了木质素转化为芳香族化合物、综纤维素降解为糖类平台分子以及聚合物催化合成高附加值产物的过程。书中还涵盖生物质气化合成燃料、快速液化提质等前沿技术，揭示了催化剂设计、反应条件优化及产物调控的关键作用，为生物质资源从基础研究到工业应用提供理论支撑。本书注重理论与实践结合，不仅梳理了生物质催化转化的化学基础与技术框架，还结合最新研究进展，探讨不同技术路线的优势、挑战及产业化潜力。书中通过案例解析与数据分析，展示了生物质在能源、材料、化学品等领域的应用前景，助力生物质绿色转化技术的创新。本书既适合作为生物质利用、催化化学、可再生能源领域的研究者和技术人员的专业参考用书，也可作为高等学校相关专业教师、高年级本科生和研究生的教材。

碳达峰与碳中和战略目标开启了中国新一轮能源革命与经济发展方式变革的新纪元，对促进我国经济高质量发展具有重要意义。要实现双碳战略目标，必须大规模使用具有零碳/负碳属性的可再生能源。木质纤维素生物质是太阳能的有效存储器，是自然界光合作用产生的具有碳汇属性的可再生含碳资源，数量巨大、来源稳定。木质纤维素生物质资源的规模化利用是规模化替代化石原料和产品、降低碳排放量、固定二氧化碳的理想途径，现已成为清洁可再生资源研究和应用的核心。
木质纤维素生物质的催化转化利用途径与利用方式多种多样，转化过程包括定向解聚、气化-合成、快速热解等；利用方式包括液体燃料、热能、功能材料及化学品等。这些转化利用途径均较为复杂，涉及热能工程、化学工程等多学科及其交叉领域，已成为新能源与可再生能源领域的一个重要方向，近年来发展非常迅速。
本书针对木质纤维素生物质催化转化领域的最新发展动态，系统介绍了木质纤维素生物质原料的组成结构、三组分（纤维素、半纤维素及木质素）分离、各组分的催化降解与转化利用等技术。其中，第1章对生物质结构与主要利用途径进行了介绍，第2章主要介绍了生物质预处理与组分分离，第3章和第4章分别详细介绍了木质素催化降解与转化、综纤维素催化降解与转化，第5章对解聚产物催化转化利用进行了介绍，第6章、第7章分别介绍了生物质气化-合成转化、生物质直接液化与催化提质。本书力求内容全面，结构清晰，技术具有前沿性。
本书编写过程中，文承彦、庄修政、胡晓红、宋苗嘉、房振全、任夏瑾、王吴玉、张嘉鹏、周琳菲、李光耀、张永童、陈锦成、郭宁、陈鸿鸿等同学在内容素材的收集与整理、文字润色、插图绘制、表格编辑、文字校对、参考文献校对等方面做了大量细致的工作，在此一并表示感谢。

编著者
2025年4月

无

第1章 生物质结构与主要转化利用途径001
1.1 绪论001
1.1.1 生物质的概念001
1.1.2 生物质的分类002
1.1.3 生物质的特点002
1.2 生物质的组成特征与结构003
1.2.1 纤维素003
1.2.2 半纤维素006
1.2.3 木质素007
1.3 生物质主要转化利用途径013
1.3.1 生物质预处理与组分分离013
1.3.2 生物质直接液化与催化提质013
1.3.3 木质素催化降解与转化014
1.3.4 综纤维素催化降解与转化014
1.3.5 解聚产物催化转化利用014
1.3.6 生物质气化-合成转化015
参考文献015

第2章 生物质预处理与组分分离020
2.1 生物质预处理技术021
2.1.1 物理预处理021
2.1.2 化学预处理023
2.1.3 有机溶剂预处理025
2.1.4 离子液体预处理027
2.1.5 低共熔溶剂预处理029
2.1.6 氧化预处理030
2.1.7 生物预处理033
2.1.8 组合预处理033
2.2 生物质三组分催化分离036
2.2.1 还原催化分离036
2.2.2 氧化催化分离039
参考文献041

第3章 木质素催化降解与转化046
3.1 木质素酸/碱催化解聚046
3.1.1 酸催化木质素解聚046
3.1.2 碱催化木质素解聚048
3.1.3 酸碱催化解聚的影响因素049
3.1.4 催化体系对酸碱催化解聚的影响050
3.2 木质素催化氧化解聚054
3.2.1 木质素催化氧化解聚简介054
3.2.2 化学催化氧化解聚058
3.2.3 电化学催化氧化解聚066
3.2.4 光催化氧化解聚067
3.3 木质素催化还原解聚068
3.3.1 木质素催化还原反应机理069
3.3.2 还原解聚中的氢解反应069
3.3.3 木质素催化氢解的影响因素072
3.4 木质素催化热裂解079
3.4.1 木质素催化热裂解技术简介079
3.4.2 木质素结构的影响081
3.4.3 木质素催化热裂解的影响因素082
参考文献087

第4章 综纤维素催化降解与转化101
4.1 综纤维素催化热裂解101
4.1.1 纤维素的催化热裂解101
4.1.2 半纤维素的催化热裂解107
4.2 综纤维素酸催化解聚转化111
4.2.1 综纤维素酸催化解聚机理112
4.2.2 综纤维素酸催化解聚的反应介质113
4.2.3 综纤维素酸催化解聚的催化剂114
4.3 几种主要平台化合物的催化制备120
4.3.1 呋喃类平台化合物121
4.3.2 乙酰丙酸类平台化合物130
4.3.3 其他平台化合物133
参考文献137

第5章 解聚产物催化转化利用149
5.1 酚类平台化合物加氢脱氧转化149
5.1.1 酚类平台化合物的性质与应用149
5.1.2 酚类平台化合物加氢脱氧催化技术150
5.2 糖及其衍生物加氢脱氧转化154
5.2.1 糖类化合物的特性154
5.2.2 糖及其衍生物加氢脱氧催化剂156
5.2.3 糖类平台化合物的应用163
5.3 平台化合物偶联增碳与加氢脱氧炼制164
5.3.1 平台化合物的碳碳偶联反应165
5.3.2 偶联产物的加氢脱氧转化171
参考文献173

第6章 生物质气化-合成转化180
6.1 生物质气化气催化净化与组分调变180
6.1.1 生物质气化气催化净化180
6.1.2 生物质气化气组分调变186
6.2 合成气合成液体燃料194
6.2.1 合成气制甲醇195
6.2.2 合成气制二甲醚199
6.2.3 合成气制乙醇202
6.2.4 合成气合成液态烃类燃料207
6.2.5 合成气合成芳烃燃料214
6.2.6 CO2 加氢合成液体燃料221
参考文献225

第7章 生物质直接液化与催化提质238
7.1 生物质快速热解技术238
7.1.1 基本特征239
7.1.2 影响因素240
7.1.3 热解机理241
7.1.4 快速热解技术的商业化应用244
7.2 生物质催化热解技术245
7.2.1 催化热解的主要形式247
7.2.2 催化热解的催化体系250
7.3 生物质水热液化技术253
7.3.1 水热液化基本特征255
7.3.2 水热液化影响因素257
7.3.3 水热液化机理259
7.3.4 催化剂对水热液化的影响260
7.4 生物油催化提质264
7.4.1 生物油的品质缺陷264
7.4.2 生物油的精炼提质265
7.4.3 生物油的应用现状273
参考文献274