Introduction to Chemicals from Biomass pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Clark, James H. (EDT)/ Deswarte, Fabien E. I.

出品人:

页数:198

译者:

出版时间:2008-9

价格:687.00元

装帧:

isbn号码:9780470058053

丛书系列:

图书标签:

• Biomass
• Chemicals
• Renewable Resources
• Sustainable Chemistry
• Green Chemistry
• Biofuels
• Biorefining
• Chemical Engineering
• Organic Chemistry
• Environmental Science

精细化学品与可持续未来：从可再生资源到高附加值产品 作者：[此处留空，或填写其他作者名] 出版日期：[此处留空，或填写具体日期] ISBN：[此处留空，或填写具体ISBN] --- 内容概述 本书深入探讨了从生物质（Biomass）衍生的精细化学品（Fine Chemicals）的合成、功能化及其在现代工业中的应用。在全球追求可持续发展和减少对化石燃料依赖的大背景下，利用可再生资源制造高附加值化学品已成为化学工程和材料科学领域的前沿焦点。本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，解析如何将复杂的生物质结构有效地转化为具有特定功能和市场价值的分子实体。 全书结构围绕“生物质预处理与分离”、“关键平台分子的生成与修饰”以及“功能性终端产品的设计与应用”这三个核心支柱展开。我们不仅关注理论基础和反应机理，更着重于工业可行性和绿色化学原则的实际应用。 第一部分：生物质的转化基础与挑战 本部分奠定了理解生物质作为化学原料的基础，详细阐述了目前在工业界和实验室中面临的主要挑战与解决方案。 第一章：生物质的复杂性与原料选择 生物质，涵盖木质纤维素（Lignocellulose）、淀粉、糖类、油脂和藻类，其化学组成的高度异质性是转化的主要障碍。本章首先对主要的生物质来源进行分类，并对比了它们各自的优势（如丰度、可及性）和劣势（如预处理难度、组分干扰）。重点分析了纤维素、半纤维素和木质素三大主要组分的结构特点，以及如何根据目标精细化学品的需求，优化原料的选择策略。我们探讨了如何通过先进的分析技术（如固态核磁共振、X射线衍射）精确表征原料的结构特征。 第二章：高效分离与绿色预处理技术 成功的化学转化始于有效的预处理。本章详尽介绍了打破生物质复杂网络结构的关键技术。这包括： 1. 物理化学预处理： 蒸汽爆破（Steam Explosion）、机械研磨、离子液体（Ionic Liquids）处理。我们深入分析了离子液体在溶解和选择性分离纤维素/木质素方面的机理优势及其回收利用的经济性挑战。 2. 酶促和生物法预处理： 侧重于使用工程化的微生物或酶复合物实现选择性降解，降低后续化学反应的能耗和副产物生成。 3. 提取与纯化： 讨论了超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction, SFE）在提取生物油和脂质中的应用，以及膜分离技术在分离平台分子中的潜力。 第二部分：平台分子与关键中间体的合成 生物质的价值转化核心在于将其中的基础结构单元（如六碳糖、五碳糖、木质素单体）高效地转化为可进行后续功能化的高反应性平台分子。 第三章：糖类衍生的核心平台分子 本章集中讨论 C5 和 C6 糖类（如葡萄糖、木糖）的催化转化路径，这是通往许多重要精细化学品的关键步骤。 5-羟甲基糠醛（HMF）的合成与稳定化： 详细考察了 HMF 从果糖和葡萄糖脱水制备的催化剂体系，包括均相、多相催化剂以及反应介质（如深共熔溶剂，DESs）的影响。重点分析了 HMF 转化为糠酸（Furoic Acid）和 2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的氧化过程，并评估了 FDCA 在高性能聚合物（如 PEF 塑料）中的应用前景。 左旋葡聚糖（Levoglucosan）的合成与开环反应： 探讨了在温和条件下通过热解或催化裂解获得左旋葡聚糖，并将其转化为手性醇和醚类精细化学品的技术。 第四章：木质素的解聚与芳香族精细化学品 木质素作为最丰富的可再生芳香族资源，其有效利用是实现生物炼制的关键。本章聚焦于木质素的解聚策略： 催化氢解（Catalytic Hydrogenolysis）： 探讨了贵金属和非贵金属催化剂在选择性切断 C-O 键、生成苯酚、儿茶酚、愈创木酚等基础芳香族单体的效率。特别关注了在温和条件下实现“单体选择性”的催化剂设计理念。 氧化裂解与电化学方法： 介绍了用于生成高附加值二羧酸和醛类化合物的氧化技术，并初步引入了利用电化学方法取代传统化学氧化剂以提高原子经济性的新兴方向。 第五章：油脂与脂肪酸的结构修饰 对于非纤维素生物质，如植物油和动物脂肪，本章关注如何利用其长链结构构建特种表面活性剂、润滑剂和生物燃料添加剂。 脂肪酸酯交换与烯烃复分解： 详细分析了用于生产生物基增塑剂和香精的关键反应。 环氧化与开环聚合： 讨论了如何利用环氧化反应引入活性位点，从而衍生出用于涂料和粘合剂的生物基环氧树脂前体。 第三部分：功能化与终端产品的高级应用 本部分将前述平台分子通过进一步的化学修饰，导向特定的高价值应用领域，强调性能与可持续性的统一。 第六章：生物基聚合物与高分子材料 精细化学品是构建高性能聚合物的基础单体。本章探讨了如何利用生物基平台分子合成具有特定热力学和机械性能的新型聚合物。 可降解生物塑料： 重点介绍聚乳酸（PLA）的改进、聚羟基脂肪酸酯（PHA）的合成途径，以及如何通过共聚设计来调控材料的结晶度和降解速率。 高性能工程塑料： 阐述了如何利用 FDCA、生物基胺类和二醇类单体，合成具有高玻璃化转变温度（Tg）和优异阻隔性能的聚酯和聚酰胺，以替代传统石油基塑料。 第七章：特种化学品与添加剂 本章关注小分子量、高纯度要求的精细化学品在特定工业领域中的应用。 生物基溶剂与表面活性剂： 探讨了从生物质衍生的醚类、酯类和多元醇（如山梨醇衍生物）在绿色清洗剂和涂料配方中的作用。强调了这些溶剂在低挥发性有机化合物（VOCs）涂料中的优势。 医药与农用化学品中间体： 分析了手性生物基分子（如萜烯类、特定糖衍生物）作为合成复杂药物分子或高效农药骨架的潜力。 第八章：过程工程与经济可行性 成功的生物基精细化学品生产依赖于稳健且经济的工艺设计。本章从系统工程的角度评估了技术成熟度和工业化路线图。 反应器设计与集成： 讨论了连续流化学（Flow Chemistry）在处理生物质转化中高粘度、高固含物流体时的优势，以及如何设计集成了反应、分离和催化剂再生的多功能反应器。 生命周期评估（LCA）与可持续性指标： 强调了对新兴生物基产品进行全面的环境影响和能源足迹评估的重要性，确保“绿色”声明的科学性和可信度。对比了不同转化路径的碳足迹差异，指导工业界选择最优的技术路径。 结论与展望 本书最后总结了生物质向精细化学品转化的当前瓶颈（如催化剂的稳定性和选择性、分离成本），并展望了未来研究方向，包括人工智能辅助的催化剂筛选、先进的生物制造（Biomanufacturing）技术与化学转化的耦合，以及构建真正闭环的生物基化学品供应链。本书旨在激励下一代化学工程师和科学家，利用创新技术，驱动可持续化学工业的变革。 --- 目标读者： 化学工程、有机化学、材料科学、生物技术领域的研究人员、研究生以及工业界的工艺开发工程师。

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