木质素是自然界中唯一具备高价值芳香族单体的可再生资源,具有巨大的经济价值。然而,由于其特殊的空间结构和复杂而稳定的连接键,木质素是生物质三大组分中最难以被高值化利用的组分。液相催化解聚技术可将木质素转化为高品质的单酚类化合物,但该技术目前还存在着许多关键科学问题没有解决,如木质素结构与其解聚效果的具体关系仍不明确、解聚不充分、产物选择性较差等,解决以上问题对实现生物质的全组分高值化利用有重要意义。本文从"结构与解聚效果"的角度出发,首先获得了一系列木质素的结构信息;然后重点针对含量最丰富的β-O-4连接键,运用多种催化体系,在相对温和条件下实现了木质素的一步深度解聚定向制备单酚类化合物;最后获得了结构与解聚效果之间的定量关系。采用现代化表征手段对八种木质素的元素组成、官能团分布、三种单体比例以及连接键含量进行了解析,并初步探究了黑液木质素在亚临界水中的无催化解聚行为。结果表明:相对于针叶木质素和草本木质素,阔叶木质素中的碳含量略低(58.63-61.07%),含有更多的甲氧基和紫丁香基结构单元;阔叶木木质素中的连接键含量普遍比禾本科植物木质素和针叶木木质素中高,桦木木质素中的β-0-4连接键含量约为34～36每100个结构单元;木质素制备过程越温和(如低温中性条件、酶解),越有利于保存原木质素中的连接键。黑液木质素的解聚初探表明其高度缩合的结构不适合解聚;为了实现木质素的深度解聚,需要促进解聚,同时抑制缩聚。根据木质素的结构信息,选取β-0-4型二聚体模型化合物为对象,研究了化合物连接键中C-O键在原位氢化反应体系和酸催化反应体系中的断键规律。原位氢化反应研究表明,在Pt-Re/TiO2作用下,苯乙基苯基醚(β-0-4)在异丙醇/水-氦气气氛体系中,可实现连接键中C-O键的高选择性断裂,获得90.34%的单体产物产率。在Pt//TiO2催化剂中加入Re可提高催化剂的稳定性。对含苄位羟基的木质素二聚体模型化合物的酸催化研究表明,在甲酸/二氧六环体系中,甲酸可有效活化苄位羟基催化连接键中C-O键的断裂;而二氧六环的存在可有效抑制缩聚现象以及酯化反应的发生。将针对模型化合物得到的原位氢化断键体系应用于真实木质素。结果表明,氢气气氛不利于真实木质素的解聚,随反应温度升高和反应时间延长木质素解聚程度加深。酸溶桦木木质素在240℃经Pt-Re/TiO2催化12 h后获得18.71%的单酚类产物总收率,产物以烷基酚类化合物为主,其中4-丙基紫丁香酚的产率达7.48%,选择性达40%。对解聚后产物的HSQC分析表明β-O-4连接键在该条件已完全断裂。木质素结构信息与其解聚效果的拟合结果表明,总单酚产物摩尔产率(y)与β-0-4连接键含量(x)呈y=8281×x~2。阔叶木木质素的单酚产物产率普遍较针叶木和禾本科木质素高;而采用温和条件制备的阔叶木木质素有更大的解聚潜力。将针对模型化合物得到的酸催化断键体系应用于真实木质素的解聚。结果表明较高温度和较长反应时间可促进木质素解聚,但也使产物分布变得更复杂。酸溶桦木木质素在180℃的甲酸/二氧六环体系中反应12 h后,可获得8.04%的单酚类产物总收率,产物以酚丙酮类化合物为主,其中4-羟基-3,5-二甲氧基苯丙酮产率达3.10%,选择性达38.56%。β-O-4连接键含量越丰富的木质素经酸催化解聚得到的单酚类产物产率越高。本工作仅以可由生物质直接制备的甲酸作为催化剂,经济效益更优,且环境友好。综上所述,本文以木质素二聚体模型化合物及真实木质素为研究对象,提出了一种原位氢化解聚方法和一种酸催化解聚方法,实现了真实木质素的深度解聚,分别定向制备了烷基酚类和酚丙酮类单酚化合物;并获得了木质素结构信息与其解聚效果间的量化关系。研究结果对实现生物质的全组分高值化利用有重要意义,所获得的定量关系可用于指导选取具备高解聚潜力的木质素进行解聚。