随着化石资源的日益短缺,采用木质纤维素生物质生产大宗化学品、燃料和能源是必然趋势。目前,纤维素和半纤维素已能够得到高效转化和利用,由于木质素结构复杂和不均一性,其目前尚未得到高值化利用。同时每年制浆造纸以及生物质精炼产生木质素副产物约5000万吨,如能作为生产化学品和燃料的原料,将对生物质全组分利用具有重要意义。然而不同原料和提取工艺得到的木质素结构也有所差异较大。由于众多木质素降解实验并未考虑木质素的初始结构,使得解聚产物组成及收率差异较大。因此,本文在明确初始木质素结构的基础上,选用特定结构且结构较为完整的“模型”木质素,分析其初始结构,进而研究木质素的催化解聚转化以期得到在各种催化降解体系下木质素的降解规律。本文主要研究内容和结果如下:(1)采用预润胀-酶解相结合的技术制备得到结构完整、纯度高的原本木质素,在氯化铝水热体系下催化解聚,详细研究解聚前后木质素结构变化以及液相中解聚组分的组成。在氯化铝水热体系下木质素分子量降低,木质素结构中β-O-4大量断裂,酚羟基含量大大增加,在解聚产物中发现醛、酮、羧酸、酯、酚等小分子化合物,其中紫丁香醛和香草醛含量分别为31.70%和8.26%。研究表明解聚反应在温和条件(140-150℃)下更易发生,而缩合反应更倾向于高温(160-180℃)下。(2)以异丙醇有机溶剂分离提取的分子量小、结构尚完整、活性高的异丙醇有机木质素作为“起始原料”,采用氢氧化钠协同贵金属催化解聚。研究表明所选用的贵金属催化剂均高效催化解聚木质素,其中Ru/C效果最佳,且解聚过程中缩合得到有效抑制,焦炭得率非常低。此外研究发现解聚副产物部分降解木质素具有一定的阻燃性能,可用于阻燃材料的制备。(3)以二次球磨-酶解相结合的技术制备高得率,纯度高,结构更加完整的二次酶解木质素;选用Raney Ni协同CsxH3-xPW12O40定向加氢催化赤桉二次酶解木质素。研究表明二次酶解木质素的分子量从15770 g/mol分解成约1000 g/mol左右的水相木质素和约400 g/mol的有机相木质素,同时几乎没有焦炭产生,降解产物中单体单一且得率较高。此外发现温度只影响降解单体的得率,不改变降解单体的分布。