合成具有高密度、良好的低温性能和高热稳定性的喷气燃料对航空航天领域的发展具有重要意义。随着化石资源的枯竭和环境问题的恶化，由生物质原料合成高密度燃料引起了广泛的关注。木质纤维素作为农林废弃物的主要成分，来源丰富，廉价易得，是替代化石资源合成高密度燃料的最佳原料，并且衍生物种类丰富，其中糠醛类化合物是应用范围最广的平台化合物。本文利用糠醛类化合物5-甲基糠醛及糠醛类衍生物环戊醇和甲基环戊烷，高效合成了两类多环烷烃高密度燃料。
　　研究了碳材料作为增乳剂对浓硫酸催化环戊醇和甲基环戊烷多步偶联一锅合成双环和三环(C10～C16)混合萘烷烃的影响。该过程包含脱水、烷基化、重排、氢转移和质子转移反应过程。以碳基材料作添加剂，特别是rGO，可通过促进反应物在硫酸中的乳化程度来促进环戊醇与甲基环戊烷的烷基化反应以及中间物种和甲基环戊烷的质子转移过程，从而大大提高了甲基环戊烷的转化率(54.9%)，产物碳收率(83.2%)和产物的选择性(97.3%)。最终，通过蒸馏获得密度为0.90g/mL，冰点为＜-72℃的C10～C16萘烷烃类高密度燃料，总收率为71.8%。本工作提供了一种简单而又高效的合成生物质类高密度燃料的方法。
　　研究了由5-甲基糠醛经包括水解、脱水、Aldol缩合、Luche还原、Diels-Alder加成、加氢反应在内的6步法合成以四氢甲基环戊二烯二聚体和四氢甲基环戊二烯三聚体为主要成分的混合碳氢高密度燃料。探讨了反应条件，如温度、催化剂种类、反应时间、溶剂等对反应的影响，诠释了反应机理，最终通过蒸馏以65.8%的总收率得到了混合高密度燃料。经过测定，燃料的密度高达0.956g/mL，冰点＜-70℃，体积热值达到40.39MJ/L，性能比传统高密度燃料RJ-4和RJ-4-I更加优异。