高能量密度(HED)燃料，如广泛应用的JP-10，在保障领空安全方面发挥着举足轻重的作用。JP-10能够在油箱体积不 变的情况下，大幅增加军用飞机的航程和有效载荷。与此同时，生物质作为自然界中储量丰富的碳中性能源，积极发展其高值转化路径，可以为实现双碳战略目标贡献力量。从保障我国军事能源安全的角度，合理开发利用可再生生物质原料生产高能量密度燃料，能够有效减少对我国紧缺石油原料的依赖，具有重要意义。

通过对JP-10的结构特征进行分析可知，若要获得与之相媲美的物理性质，需要构建具有稠环体系且环数不小于4的多个碳环骨架，本文模仿JP-10燃料结构，以可再生的环戊酮和苯醌为原料，设计并制备出一种独特的C₁₆稠合四环高能量密度生物质燃料。整个工艺过程包括环戊酮还原偶联生成邻二醇，邻二醇脱水形成共轭二烯烃，共轭二烯烃再与苯醌进行Diels-Alder环加成反应，最后进行加氢脱氧，该过程成功的关键在于开发绿色的Amberlyst-15/[Hmim]Cl离子液体催化体系，实现邻二醇高选择性脱水生成共轭二烯。随后经过Diels-Alder环加成反应和加氢脱氧，获得C₁₆稠合四环燃料，四步总产率为54%。这种紧凑的多环结构使得燃料的密度达到0.966 g/mL、燃烧热为43.1 MJ/L、凝固点为‒67 ºC和运动粘度为12.4 cSt，性能与JP-10相当，所制备的高能量密度生物质燃料有望成为石油燃料JP-10的替代品。

图1图文摘要

图2 利用生物质衍生物催化制备稠合四环航空高能量密度燃料

本论文共同第一作者为辽宁师范大学化学化工学院张旭，共同通讯作者为张治广副教授，发表于中国科学院化学大类1区TOP期刊Chinese Journal of Catalysis，影响因子为15.7。该期刊专注《催化学报》主要报道能源、环境、新材料、多相催化、均相催化、生物催化、光催化、有机化工、电催化、表面化学、催化动力学等学科领域的基础性及应用基础性的最新研究成果。作为化学科学领域的权威期刊之一，Chinese Journal of Catalysis具有重要的国际影响力。

论文信息：Catalytic production of fused tetracyclic high-energy-density fuel with biomass-derived cyclopentanone and benzoquinone

Xu Zhang,Wen-Jing Zhang,Yan-Cheng Hu,Zhi-Guang Zhang,Jing-Pei Cao

DOI:10.1016/S1872-2067(24)60148-8

文章链接：https://doi.org/10.1016/S1872-2067(24)60148-8