章绪论1
1.1世界能源现状及发展趋势1
1.2生物质能的定义及特点2
1.3生物质能开发利用的意义4
1.4生物质能开发利用技术5
1.4.1直接燃烧技术6
1.4.2热化学转换技术7
1.4.3生物化学转换技术8
1.5生物质能开发利用现状9
1.5.1国外生物质能利用现状9
1.5.2我国生物质能源利用现状10
1.6生物质热解机理研究现状及存在的问题12
第2章分子模拟基本理论简介18
2.1分子动力学模拟19
2.1.1基本原理19
2.1.2常用力场21
2.1.3周期性边界条件24
2.1.4统计系综24
2.1.5分子动力学模拟在热解机理研究中的应用25
2.2量子化学计算方法27
2.2.1从头计算法27
2.2.2半经验计算方法28
2.2.3密度泛函理论方法29
2.2.4量子化学计算在反应机理研究中的应用30
2.2.5Gaussion09软件简介31
第3章纤维素热解机理的分子动力学模拟32
3.1引言32
3.2模拟计算方法33
3.3纤维素分子优化结构33
3.4纤维素热解过程中的能量变化35
3.5纤维素热解过程中分子键的断裂35
3.6纤维素热解产物形成机理分析37
3.7小结40
第4章纤维素热解初期的脱水机理41
4.1引言41
4.2模型化合物丙三醇脱水反应路径设计41
4.3计算方法42
4.4丙三醇热解反应物、产物、中间体和过渡态的优化几何构型43
4.5各反应路径的热力学分析45
4.6各反应路径的动力学分析47
4.7小结49
第5章纤维素热解中左旋葡聚糖的形成机理51
5.1引言51
5.2计算方法51
5.3纤维二糖热解反应路径的设计52
5.4反应物、中间体、产物和过渡态的优化几何构型53
5.5反应物各键的Mulliken重叠布居数55
5.6反应过程中的能量变化55
5.7氢离子H+对反应的影响56
5.8反应过程的热力学分析57
5.9小结57
第6章纤维素单体的热解反应机理59
6.1引言59
6.2吡喃葡萄糖热解反应路径设计59
6.3吡喃葡萄糖热解反应物、过渡态和产物的优化几何构型60
6.4各反应路径的热力学分析64
6.5各反应路径的动力学分析65
6.6小结69
第7章纤维素热解过程中CO、CO2的形成机理70
7.1引言70
7.2模型化合物丁醇醛和丁醇酸热解反应路径设计70
7.3反应物、中间体、产物和过渡态的优化几何构型71
7.4各反应路径的能垒分析74
7.5各反应路径的热力学分析76
7.6小结77
第8章左旋葡聚糖的二次热解机理78
8.1引言78
8.2左旋葡聚糖热解反应路径设计78
8.3反应物、中间体、产物和过渡态的优化几何构型80
8.4各反应路径的能垒变化分析83
8.5各反应路径的热力学分析89
8.6小结90
第9章木质素热解机理的分子动力学模拟91
9.1引言91
9.2模拟计算方法92
9.3木质素分子优化结构92
9.4木质素热解过程中的能量变化93
9.5木质素热解过程中分子键的断裂94
9.6木质素热解产物形成机理分析96
9.7小结98
0章木质素模化物紫丁香酚的热解机理99
10.1引言99
10.2计算方法99
10.3紫丁香酚的键离解能分析100
10.4紫丁香酚热解产物形成机理分析101
10.5小结108
1章木质素模化物键离解能的理论计算110
11.1引言110
11.2计算方法110
11.3CO键的键离解能111
11.4CC键的键离解能114
11.5键离解能和键长的相关性117
11.6小结118
2章βO4型木质素二聚体模化物的热解机理120
12.1引言120
12.2计算方法120
12.3木质素二聚体的热解机理121
12.3.1CβO键均裂的后续反应121
12.3.2CαCβ键均裂的后续反应125
12.3.3协同消除反应128
12.4愈创木酚二次热解反应机理130
12.5温度对热解机理的影响133
12.6小结134
3章αO4型木质素二聚体模化物的热解机理136
13.1引言136
13.2αO4型二聚体的键离解能分析136
13.3αO4型二聚体的热解机理分析137
13.3.1CαO键断裂的后续反应137
13.3.2OCH3键断裂的后续反应141
13.3.3CαCβ键断裂的后续反应142
13.4碱性金属离子对二聚体键离解能的影响145
13.5小结146
4章β1型木质素二聚体模化物的热解机理147
14.1引言147
14.2β1型二聚体的键离解能分析147
14.3β1型二聚体的热解机理分析148
14.3.1CαCβ键均裂的后续反应148
14.3.2CβCγ键均裂的后续反应151
14.3.3协同消除反应152
14.4温度对热解机理的影响154
14.5小结155
5章木质素热解过程中CO、CO2和CH4的形成机理156
15.1引言156
15.2CO的形成机理分析156
15.3CO2的形成机理分析161
15.4CH4的形成机理分析164
15.5温度对热解反应的影响165
15.6小结166
6章O乙酰基吡喃木糖的热解反应机理167
16.1引言167
16.2计算方法167
16.3O乙酰基吡喃木糖热解反应机理分析168
16.4小结175
7章4O甲基葡萄糖醛酸的热解机理176
17.1引言176
17.2计算方法177
17.34O甲基葡萄糖醛酸热解反应机理分析177
17.4小结187
参考文献189

本书章简单介绍了生物质能利用的意义及现状，介绍了生物质热解机理的研究现状。第2章简单介绍了分子模拟的一些基本理论。后面各章主要是笔者所在课题组近几年来的科研成果，第3章介绍了纤维素单分子热解过程的分子动力学模拟研究。第4~8章介绍了纤维素的各种模型化合物热解机理的量子化学理论研究，分析了各种主要热解产物的形成演化机理。第9章介绍了木质素模型化合物热解过程的分子动力学模拟研究。0~15章介绍了木质素的各种模型化合物热解机理的量子化学理论研究，分析了各种木质素主要热解产物的形成演化机理。6、17章介绍了两种半纤维素模型化合物热解机理的量子化学研究。