面对今世界由于石油短缺和环境问题的双重威胁,对于可替代运输燃料的探索和开发引起了全世界的关注。相对于化石燃料而言,生物质能具有分布广、储量丰富、低碳清洁等诸多优点。而作为第三代生物质能源的微藻生物质以其繁殖快、产量高等天然的优势尤为突出,可再生微藻生物质的转化也更具吸引力。但是由于生产能耗大,工艺繁琐以及产品成分复杂等问题,使得这项课题变得极具挑战性。本文主要利用第三代生物质原料-微藻进行了催化转化制备生物燃料,工艺过程均为一步反应。首先成功合成转化所需要的催化剂Pt/NbOPO4和H-ZSM-5,且对其进行了一系催化性能的测试。接着用上述催化剂对微藻进行一步催化转化,并对构建微藻多组分转化的体系进行了一系列研究。主要研究成果如下:(1)Pt/NbOPO4催化剂具有良好的催化性能和稳定性,在微藻加氢脱氧催化过程中有出色的效果,在较为温和的条件下(230 ℃、5 MPa),微藻细胞可以直接加氢脱氧转化为烷烃,使用布加迪栅藻为原料最高的烷烃产量可达39.7 wt%。不同的藻类具有普遍的实用性,微藻成分中碳水化合物可转化为汽油(0.23 g/g),脂类可转化为柴油(0.63 g/g),这种线性关系来用于实际的藻类生物炼制。(2)介孔沸石催化剂H-ZSM-5可以将水生微藻一步催化转化为羟甲基糠醛HMF。在较温和的条件下(180 ℃,4 h),絮状藻为原料得到最高27.34%的HMF产量。在微藻转化体系中,ZSM-5催化剂的结构非常稳定,且它的活性可以通过简单的焙烧进行恢复。H-ZSM-5催化剂对微藻有高效的处理能力。而且对微藻原料进行研磨等预处理可以增加HMF的生产能力。(3)利用水热液化技术(HTL)可以对微藻进行一步转化实验制备生物燃料,水热液化过程的温度和时间对微藻转化率和生物油产率均有显著的影响,在350 ℃,2 h下,得到91.84%的微藻转化率和59.8%的生物油产率。微藻原料的各个组成成分都会在水热液化过程中转化为相应的产物,糖类转化为烃类、酚类和环酮类,蛋白质转化为大量的氮杂环、胺类、吡咯和吲哚,而脂肪则转化为脂肪酸。而且生物油是由微藻的每个化学成分转化而来的,所以与传统的物理提取方法相比,这是微藻的水热液化一个明显的优势。油脂含量高的微藻作为原料更具有优势,它可以得到更高的生物油产量、能量密度和更好的生物油品质。因此水热液化是一种很有效的处理方式,对于生物燃料和化学品而言,此方法得到的生物油也被认为是一种有潜在价值和环境友好型原料的替代品。