高能量密度碳氢燃料以其高密度、高体积热值和良好的低温性能,广泛应用于火箭、导弹、战斗机等航空航天飞行器中。随着化石资源的枯竭和环境问题的日益严峻,具有可再生性和环境友好的生物质来源高密度燃料成为了研究的热点。本文利用木质纤维素平台化合物（4-乙基苯酚、环戊酮）与非生物质（苯甲醇、环戊二烯）等进行共转化,经烷基化反应、Mannich反应、Diels-Alder反应和加氢脱氧（HDO）反应等制备了以烷基取代的双环烷烃,及以具有螺环、桥环双重结构的双环烷烃为主要成分的高能量密度碳氢燃料。研究了4-乙基苯酚与苯甲醇的烷基化反应,探索了烷基化反应过程的反应途径,探索了不同的商业催化剂种类、反应温度、反应物比例和催化剂用量对反应物转化率和烷基化目标产物（2-苄基-4-乙基苯酚、3-苄基-4-乙基苯酚）选择性的影响;以HPW为催化剂、4-乙基苯酚/苯甲醇比例为2、在110℃下反应2h,苯甲醇转化率达到100%,烷基化目标产物总选择性达到71%。所得燃料母体经加氢脱氧、减压蒸馏后得到密度为0.873 g/mL,冰点为-42℃的高密度碳氢燃料,证明了烷基支链的引入对降低碳氢燃料冰点的作用。研究了环戊酮与甲醛、二甲胺盐酸盐的Mannich反应,探究了不同温度、反应时间以及环戊酮比例对环戊酮转化率和目标产物曼尼希碱的选择性的影响,进一步探究了溶剂对合成的曼尼希碱与环戊二烯一锅两步法制备燃料母体的收率的影响。在体系沸点90℃下回流2h,环戊酮转化率可达到95%,曼尼希碱的选择性为75%;以正丁醇为溶剂的Diels-Alder反应,其合成燃料母体的收率达到62.8%;燃料母体经NaBH₄以摩尔当量1:1进行反应12h,产物收率达到99.5%;通过Pd/C与HZSM-5混合催化剂在高温、高压氢气下加氢脱氧和进一步减压蒸馏提纯,得到了密度为0.952 g/mL、体积净热值为40.2 MJ/L的高密度、高体积热值的螺环-桥环结构碳氢燃料。