随着化石能源的过度消耗以及环境问题的日益恶化,开发洁净的可再生能源迫在眉睫。生物质能因具有可再生、低污染、总量丰富、来源广泛等特性被认为是一种潜在的化石替代能源,其开发和利用在优化能源结构、保护生态环境、缓解能源供需矛盾等方面发挥着非常重要的作用。木质素作为自然界中仅次于纤维素的第二大天然有机物,在制浆造纸工业中往往以废弃物的形式直接排放掉。因此,开发木质素生物质的高效利用技术使其转化为高值化学品,具有重要的理论和实际应用意义。超临界醇解技术作为一种高效脱聚木质素的方法受到人们的广泛关注。该方法不需要对木质素进行前处理,醇溶剂对木质素具有较好的溶解性能,有利于后续产物的分离与富集。但目前超临界醇体系中木质素脱聚得到的单体产率较低,而且液态产物成分主要以酚类化合物为主,芳香醇、芳烃、环烷烃等高值产物的研究较少;催化剂的引入可以促进木质素的高效定向转化,但是催化醇解反应过程中主要产物的形成路径及催化机理尚不明确;选取合适的模型化合物是准确研究降解反应历程的基础和前提,但目前文献报道的模型化合物多以苯酚、愈创木酚、儿茶酚等单体为主,从结构相关性角度考虑,这些化合物并不能很好的代表木质素复杂的聚合结构。基于以上问题,本论文围绕木质素及其模型化合物在超临界醇体系的催化解聚过程展开研究,通过设计一系列多功能催化剂,使得木质素定向醇解分别获得了以芳香醇、芳烃及环烷烃为主的生物油,并详细探究了高附加值产物的形成过程。通过对具有不同醚键连接方式的二聚体模型化合物的加氢脱氧反应路径研究,推测芳烃类化合物的形成过程。主要研究内容如下:1.超临界乙醇体系中Ni-Re/Nb2O5催化解聚木质素到芳香醇的反应研究利用共浸渍法制备了不同比例的Ni-Re/Nb2O5催化剂,并利用XRD、SEM、TEM、H2-TPR、NH3-TPD、XPS等手段对合成的催化剂进行表征。当Ni/Re=5:5时,获得了较大比表面积、孔径和酸含量的催化剂,催化剂表面Ni-Re合金结构的形成有利于木质素的高效解聚,获得了较高的木质素转化率（94.30 wt%）和单体产率（35.41 wt%）,其中单体产物主要是以芳香醇类化合物为主。研究结果表明,Ni-Re合金结构的形成有利于木质素醚键的断裂,Nb2O5载体的亲氧性使得酚羟基和甲氧基可以较好的移除并且抑制了苯环加氢现象的发生。同时,把合成的最优比例的Ni-Re合金负载到不同氧化物载体（Si O2、Zr O2、Ce O2、Al2O3）上,并探究了不同氧化物载体催化剂对木质素醇解反应的影响。通过对获得的生物油进行元素分析和分子量分布的表征发现,Ni-Re/Nb2O5（Ni:Re=5:5）催化降解的木质素获得了最高的生物油热值和最低的分子量分布。此外,我们还对反应温度、反应时间、反应溶剂等因素逐一进行考察,筛选出木质素降解的最佳反应条件。2.超临界异丙醇体系中Ni-Cu/H-Beta催化解聚木质素到环烷烃的反应研究设计和制备了一系列Ni-Cu负载分子筛催化剂用于碱木质素的催化脱聚反应,重点研究催化剂表面的酸性和孔道结构对木质素醇解反应的影响。利用XRD、BET、NH3-TPD、BD-IR等手段对催化剂进行表征,发现Ni-Cu/H-Beta分子筛催化剂具有较大的介孔比表面积,较宽的孔径分布和较强的Br?nsted酸性位点,使得木质素降解的酚类化合物可以在催化剂表面完成一系列加氢脱氧过程。该催化剂在异丙醇体系中,获得了较高的木质素转化率（98.03 wt%）和单体产率（50.83wt%）,其中单体产物主要是以环烷烃类化合物为主。同时,对Ni-Cu/H-Beta分子筛催化剂在木质素降解过程中的循环使用性能也进行了测试。为了进一步扩大氢气的选择性范围,尝试在体系中引入HCOOH,进一步提高了生物油的热值。3.超临界甲醇体系中Ru/WOx/N-C催化解聚木质素到芳烃的反应研究制备了具有大孔-介孔-微孔结构共存的多级孔碳氮材料,在此基础上通过构筑含有加氢和Lewis酸性位点的Ru/WOx/N-C多功能催化剂用于木质素在超临界甲醇体系的解聚。借助催化剂载体连通的多级孔道结构,酚类化合物在金属和酸中心位点上被直接的氢解完成其脱氧过程。这种多级孔结构的存在不仅有利于底物在催化剂表面的吸附和扩散,而且还可以在分散的活性位点上快速反应,避免因反应物与催化剂接触不佳而导致木质素转化率降低的现象。通过对不同WOx催化剂的筛选,当WOx的负载量为30.0 wt%时,获得了较高的木质素转化率（97.54 wt%）和芳烃产率（20.85 wt%）。通过对该催化剂循环使用性能的考察,发现催化剂在循环使用5次以后也没有发生明显的积碳现象,证明含有多级孔结构的催化剂在木质素解聚过程中具有较好的结构稳定性。此外,反应温度、反应时间和溶剂等因素对木质素的降解情况也进行了一一分析。4.超临界甲醇体系中Ru/WOx/N-C催化木质素二聚体模型化合物的反应研究选取5Ru/30WOx/N-C催化剂在超临界甲醇体系中对不同类型二聚体模型化合物（α-O-4、β-O-4、4-O-5）的催化解聚反应展开研究,揭示了三种不同类型模型化合物氢解反应中醚键的断裂顺序。结果表明,醚键的断裂程度与其本身的键能具有密切关系,在二聚体模型化合物中较低的键能更有利于醚键的断裂。通过对模型化合物氢解反应动力学研究发现,二聚体模型化合物首先吸附在催化剂活性位点表面,催化剂中WOx较好的亲氧性促进醚键断裂,反应物借助甲醇产生的原位氢完成后续一系列加氢脱氧反应。通过对二聚体模型化合物催化反应动力学的分析进一步推测芳烃类化合物的形成过程,证明我们制备的5Ru/30WOx/N-C催化剂对二聚体模型化合物及木质素均起到较好的解聚活性,更好的促进芳香烃类化合物的产生。