高密度液体碳氢燃料具有较高密度和体积热值,是提高飞行器性能的关键因素之一。为了减少人类对石油的过度依赖,以及缓解温室效应等环境问题,基于生物质来源发展可持续高密度燃料渐渐引起了大家的关注。本文围绕石油和木质纤维素基高密度碳氢燃料合成中的C-C键形成反应和加氢脱氧反应,合成了石油基高密度燃料、生物质联环燃料、生物质1,3-支链单环燃料、生物质单支链单环燃料和生物质1,1-支链单环燃料。研究了endo-DCPD的异构和Diels-Alder聚合反应用于合成石油基高密度燃料。由于微孔分子筛中分子扩散慢,催化活性低。XRD,TEM和N2吸附脱附测试证明,在温和的碱处理条件能移除无定型物质并产生介孔,而剧烈的碱处理条件会导致分子筛骨架结构的坍塌。NH3-TPD和吡啶吸附红外测试表明,介孔能提高大分子有机物对酸性位的接触性。由于孔道扩散的影响,对异构和聚合反应,多级孔ZSM-5比微孔ZSM-5拥有更好的活性和选择性。研究了环状酮(环戊酮,环己酮)的aldol自缩合反应得到母体化合物用于合成生物质联环燃料。由于常规酸碱催化剂催化环状酮自缩合反应时得到一级缩合产物,而一级缩合产物与环状酮会继续发生aldol反应生成二级缩合产物,导致一级缩合产物收率低。XRD,TEM,ICP和31P核磁测试表明,合成不同量磷钨酸(PTA)均匀包裹在MOF(MIL-101,MIL-100)笼中。N2吸附脱附和酸碱滴定测试表明,随着包裹的PTA量增多,酸性变多,孔道变小。由于MOF材料拥有合适的孔道,孔道择形性抑制了二级缩合产物的形成,使得高选择性的合成一级缩合产物。一级缩合产物经过加氢脱氧后,得到密度为0.867~0.887 g/cm3的生物质联环燃料。研究了环状酮与呋喃醛在无溶剂体系下的aldol交叉缩合反应得到母体化合物用于合成1,3-支链生物质单环燃料。在无溶剂的反应体系中,使用NaOH作为催化剂,在高催化剂量或者高反应温度的条件下,环状酮与糠醛/5-羟甲基糠醛的aldol反应均能得到很好的转化率和选择性。发现在aldol交叉缩合反应中,环戊酮比环己酮,糠醛比5-羟甲基糠醛反应速度快。母体化合物经过加氢脱氧后,得到密度为0.815~0.826 g/cm3的生物质1,3-支链单环燃料。研究了环己酮与2-甲基呋喃羟基烷基化/烷基化反应得到母体化合物用于合成生物质1,1-支链单环燃料,发现环己酮比环戊酮有更好的亲核能力,导致主反应速度快了很多,副反应速度被抑制。在nafion-212催化剂作用下,得到了很好的转化率和选择性。同时,发现在极性溶剂和amberlyst-15作用下,高选择性的合成了羟基烷基化中间产物。母体化合物经过加氢脱氧后,得到密度为0.804~0.825 g/cm3的生物质单环燃料。研究了环戊酮与2-甲基呋喃羟基烷基化/烷基化反应得到母体化合物用于合成生物质1,1-支链单环燃料。合成疏水亲油性强酸型磺酸型酸性树脂PS和超强酸型氟磺酸性的PCS。ICP,N2吸附脱附,酸碱滴定,粉末接触角测试表明,随着树脂合成时亲水性单体的增多,比表面积变小,酸量变多,疏水性能变差。由于疏水亲油型催化剂拥有更好介孔孔道结构,更大的比表面积和亲有机反应底物能力,比Amberlyst-15和Nafion-212拥有更好的反应活性和选择性。母体化合物经过加氢脱氧后,得到密度为0.819~0.825 g/cm3的生物质1,1-支链单环燃料。