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《生物質化工與材料》介紹了生物質化工技術以及在能源、制氫和煉製化合物中的應用，同時還介紹了生物合成聚合物、生物質小分子化合物製備聚合物、生物質高分子及這些聚合物在材料領域的應用。本書收集了大量具有創新思想和科學價值的實例，以指導讀者更有效地從事生物質化工與生物質材料的基礎研究和應用開發。
《生物質化工與材料》可作為生物質化工技術、生物質能源以及生物質材料與工程等專業方向的本科生、研究生教學用書，也可供相關科技人員及企業管理人員參考。
第1章生物質化工及材料概述1
1.1生物質化工技術及發展趨勢2
1.1.1生物質化工概述3
1.1.2生物質化工技術的現狀3
1.1.3生物質綠色化工技術4
1.1.4生物質化工的發展方向6
1.2生物質材料及發展趨勢6
1.2.1生物質材料的定義7
1.2.2生物質材料的特徵7
1.2.3生物質材料的應用8
1.2.4生物質材料的發展方向9
參考文獻9
第2章生物質化工技術12
2.1生物質直接燃燒技術12
2.1.1生物質直接燃燒技術的特點13
2.1.2直接燃燒技術14
2.1.3生物質與煤混合燃燒技術15
2.1.4生物質直接燃燒技術存在的問題15
2.2生物質熱解技術16
2.2.1生物質熱解機理16
2.2.2生物質熱解的動力學18
2.2.3生物質熱解影響因素20
2.2.4生物質熱解工藝類型21
2.2.5生物質快速熱解技術及研究開發現狀22
2.2.6生物質熱解技術產業化需解決的問題25
2.3生物質液化技術25
2.3.1生物質液化技術類型25
2.3.2生物質快速熱解液化26
2.3.3生物質高壓液化29
2.3.4生物質與煤共液化研究33
2.4生物質氣化技術33
2.4.1生物質氣化技術的發展33
2.4.2生物質氣化原理34
2.4.3生物質氣化工藝及設備34
2.4.4生物質氣化的影響因素41
2.4.5生物質氣化燃氣的淨化43
參考文獻44
第3章生物質制氫及相關技術47
3.1生物質熱化學制氫技術48
3.1.1熱化學制氫技術類型48
3.1.2生物質氣化制氫49
3.1.3生物質熱裂解制氫54
3.1.4生物質熱解油重整制氫55
3.1.5生物質熱化學制氫的影響因素55
3.1.6生物質制氫技術經濟可行性分析56
3.2超臨界水中生物質氣化制氫技術56
3.2.1制氫機理57
3.2.2制氫反應動力學58
3.2.3超臨界水中生物質制氫的影響因素59
3.2.4制氫工藝與主要設備61
3.3光催化重整生物質制氫技術62
3.3.1光催化重整生物質制氫63
3.3.2光催化重整乙醇制氫64
3.3.3光催化重整甲醇制氫65
3.4生物質乙醇水蒸氣重整制氫技術67
3.4.1乙醇水蒸氣重整反應的途徑67
3.4.2乙醇水蒸氣催化重整制氫反應熱力學69
3.4.3乙醇水蒸氣重整制氫反應動力學69
3.4.4乙醇水蒸氣重整制氫反應催化劑70
參考文獻72
第4章生物質新能源的製備74
4.1燃料乙醇的生產技術74
4.1.1燃料乙醇的發展與應用75
4.1.2燃料乙醇生產的主要方法76
4.1.3生物質水解制取燃料乙醇技術77
4.2燃料甲醇的生產技術84
4.2.1生物質合成甲醇國內外研究現狀84
4.2.2生物質合成燃料甲醇技術85
4.2.3生物質氣化甲醇合成系統87
4.2.4生物質氣化甲醇合成工藝91
4.3生物柴油的製備工藝93
4.3.1生物柴油的優缺點94
4.3.2生物柴油的生產方法95
4.3.3生物柴油在國內外的發展狀況101
4.4生物油102
4.4.1生物油的化學組成102
4.4.2生物油的生產與精製103
4.4.3生物油的應用105
參考文獻105
第5章生物質製備平臺化合物107
5.1生物質甘油製備1,3-丙二醇107
5.1.11,3-丙二醇的合成方法108
5.1.2甘油化學法轉化為1,3-丙二醇109
5.2生物質製備糠醛110
5.2.1糠醛的生產技術111
5.2.2糠醛製備的影響因素112
5.3生物質製備新型平臺化合物乙醯丙酸113
5.3.1乙醯丙酸的製備方法114
5.3.2生物質水解生成乙醯丙酸的機理117
5.3.3生物質水解生成乙醯丙酸的反應動力學118
5.3.4乙醯丙酸的提取方法119
參考文獻120
第6章木質纖維素生物質預處理技術121
6.1木質纖維素的組成與結構特徵121
6.1.1纖維素121
6.1.2半纖維素122
6.1.3木質素123
6.2木質纖維素預處理的意義124
6.3木質纖維素原料的預處理技術124
6.3.1物理法125
6.3.2物理化學法128
6.3.3化學法131
6.3.4生物法136
6.3.5聯合預處理技術136
參考文獻138
第7章生物合成聚合物及應用140
7.1聚羥基烷酸酯141
7.1.1聚羥基烷酸酯的種類141
7.1.2PHA的生物合成142
7.1.3PHA的物理性質144
7.1.4PHA的生物學特徵147
7.1.5PHA的改性148
7.1.6PHA的應用150
7.1.7PHA的應用前景與展望151
7.2聚氨基酸151
7.2.1聚γ-谷氨酸151
7.2.2聚賴氨酸155
7.2.3藍細菌肽157
7.2.4聚氨基酸的應用前景與展望158
參考文獻159
第8章生物質基聚酯的合成及應用160
8.1聚乳酸161
8.1.1聚乳酸的發展歷史161
8.1.2聚乳酸的合成161
8.1.3聚乳酸的性能163
8.1.4聚乳酸的應用165
8.2聚丁二酸丁二醇酯167
8.2.1聚丁二酸丁二醇酯的發展史167
8.2.2聚丁二酸丁二醇酯的合成168
8.2.3PBS的性質170
8.2.4PBS的應用170
8.3展望171
參考文獻171
第9章纖維素及材料173
9.1纖維素的結構與性質173
9.1.1分子結構和分子量173
9.1.2聚集態結構174
9.1.3氫鍵結構174
9.1.4溶解性175
9.1.5液晶行為177
9.2纖維素的化學改性及應用177
9.2.1醚化反應177
9.2.2酯化反應178
9.2.3氧化反應180
9.2.4交聯改性180
9.2.5接枝共聚改性181
9.2.6均相化學改性181
9.3再生纖維素材料183
9.3.1再生纖維素纖維183
9.3.2纖維素中空纖維185
9.3.3再生纖維素膜186
9.3.4其他纖維素材料187
9.4天然纖維及其複合材料187
9.4.1天然纖維的種類及性質188
9.4.2天然纖維的表面處理189
9.4.3天然纖維複合增強材料191
9.5纖維素納米纖維複合材料193
9.5.1天然纖維素納米纖維193
9.5.2細菌纖維素194
9.5.3靜電紡絲納米纖維194
參考文獻195
第10章澱粉及材料198
10.1澱粉的結構與性質198
10.1.1直鏈澱粉與支鏈澱粉198
10.1.2澱粉的結晶199
10.1.3澱粉的物化性質200
10.2澱粉及其改性材料201
10.2.1熱塑性澱粉材料201
10.2.2化學改性澱粉材料203
10.2.3澱粉基共混材料208
10.2.4澱粉基複合材料213
10.3結論與展望216
參考文獻216
第11章海洋生物質聚多糖及材料218
11.1甲殼素和殼聚糖218
11.1.1甲殼素和殼聚糖的來源與結構218
11.1.2甲殼素和殼聚糖的化學改性219
11.1.3甲殼素和殼聚糖的應用222
11.2海藻酸及海藻酸鹽228
11.2.1海藻酸及海藻酸鹽的來源與結構228
11.2.2海藻酸及海藻酸鹽的化學改性229
11.2.3海藻酸及海藻酸鹽的應用231
參考文獻239
第12章天然聚多糖納米晶及應用242
12.1天然聚多糖納米晶的種類和性質242
12.1.1纖維素納米晶243
12.1.2甲殼素納米晶的製備與性質245
12.1.3澱粉納米晶的製備與性質246
12.2天然聚多糖納米晶的修飾247
12.2.1聚多糖納米晶的物理修飾247
12.2.2聚多糖納米晶的化學修飾248
12.3天然聚多糖納米晶的應用251
12.3.1聚多糖納米晶改性複合材料的增強機理模型252
12.3.2天然聚多糖納米晶改性聚合物材料253
12.4天然聚多糖納米晶功能材料及應用256
12.4.1聚多糖納米晶範本合成機納米粒子256
12.4.2聚多糖納米晶製備有機滲透膜257
12.4.3聚多糖納米晶在凝膠複合材料中的製備及應用257
12.4.4聚多糖納米晶在特殊功能材料領域的應用258
12.4.5聚多糖納米晶在導電材料領域的應用260
12.4.6聚多糖納米晶基液晶光學材料261
12.4.7聚多糖納米晶在其他領域的應用262
參考文獻264
第13章木質素及改性材料266
13.1木質素的結構與性質266
13.1.1木質素的多級結構266
13.1.2木質素的物理性質271
13.1.3木質素的降解性276
13.1.4木質素的衍生化285
13.1.5木質素的接枝共聚288
13.2木質素複合材料290
13.2.1木質素酚醛樹脂290
13.2.2木質素聚氨酯292
13.2.3木質素填充改性橡膠295
13.2.4木質素共混改性聚烯烴297
13.2.5木質素/天然高分子複合材料298
13.3木質素及材料的應用300
13.3.1木質素材料用作工程塑料300
13.3.2木質素材料用作泡沫和薄膜材料301
13.3.3木質素材料用作膠黏劑302
13.3.4木質素及其衍生物用作絮凝劑304
13.3.5木質素及其衍生物的其他用途305
13.4結論和展望306
參考文獻306
第14章天然橡膠及應用310
14.1天然橡膠的發展歷史310
14.1.1國內外天然橡膠發展歷史310
14.1.2天然橡膠大分子結構與性能的認知歷程311
14.2天然橡膠的生物合成、分子結構及製備312
14.2.1天然橡膠的生物合成312
14.2.2天然橡膠的超分子結構——支化和凝膠315
14.2.3天然橡膠的製備316
14.2.4特種天然橡膠的製備316
14.3天然橡膠的結晶及理化性質317
14.3.1天然橡膠的低溫結晶317
14.3.2天然橡膠的應變誘導結晶318
14.3.3天然橡膠的性能概述319
14.4天然橡膠的物理、化學改性及應用321
14.4.1物理改性321
14.4.2化學改性324
14.4.3天然橡膠的應用326
14.5其他天然橡膠328
14.5.1銀菊橡膠328
14.5.2蒲公英橡膠328
14.5.3杜仲橡膠329
參考文獻329
第15章動物蛋白質及材料331
15.1絲蛋白質331
15.1.1蠶絲及其組成331
15.1.2蜘蛛絲及其組成332
15.1.3動物絲的力學性能333
15.1.4動物絲及絲蛋白的降解333
15.1.5動物絲及絲蛋白的應用335
15.2彈性蛋白質337
15.2.1彈性纖維的物理化學性質337
15.2.2彈性蛋白的製備和分析340
15.2.3彈性蛋白質材料的應用341
參考文獻342
第16章植物蛋白質及材料344
16.1常見的天然植物蛋白質344
16.1.1大豆蛋白質344
16.1.2玉米蛋白質345
16.1.3小麥蛋白質346
16.2植物蛋白質的物理和化學性質346
16.2.1蛋白質的物理性質346
16.2.2蛋白質的化學反應348
16.2.3蛋白質的接枝共聚350
16.3天然植物蛋白質材料350
16.3.1增塑和變性蛋白質材料351
16.3.2交聯改性蛋白質材料352
16.3.3蛋白質共混材料354
16.3.4納米複合蛋白質材料357
16.4植物蛋白質材料的應用359
16.4.1蛋白質降解材料359
16.4.2可食性薄膜和包裝材料360
16.4.3蛋白質纖維和納米纖維361
16.4.4蛋白質膠黏劑363
16.4.5蛋白質生物材料366
16.5結論和展望368
參考文獻369
第17章天然植物油及材料372
17.1天然油脂的結構及組成372
17.2植物油的直接聚合及其材料375
17.2.1植物油-乙烯基單體共聚塑膠375
17.2.2蓖麻油型聚氨酯及互穿網路材料378
17.2.3基於甘油為原料的聚合物材料379
17.2.4植物油及對應脂肪酸聚合物381
17.3植物油化學改性及材料387
17.3.1聚酯387
17.3.2聚氨酯390
17.3.3丙烯酸/馬來酸酐改性植物油-乙烯基單體共聚塑膠393
17.3.4環氧樹脂394
17.3.5聚醯胺和聚酯醯胺395
17.3.6聚多酚396
17.4植物油複合材料及納米複合材料397
17.5結論及展望399
參考文獻399
