石油、煤炭、天然气等不可再生化石能源的消耗导致生态环境日益恶化。因此,开发和有效利用可再生资源替代不可再生的化石能源,对缓解能源短缺和环境恶化具有重要意义。目前,木质纤维生物质资源作为一种绿色可再生的资源在替代传统化石燃料生产可持续燃料和化学品方面发挥着越来越重要的作用。木质素是木质纤维生物质资源中的重要组成部分,其有潜力取代化石能源来生产高附加值的酚类化学品。近十年来,木质素的快速热解技术引起了学者们的广泛关注,但是传统的木质素快速热解技术尚不能实现对木质素的定向解聚。因此,若要木质素在热化学转化过程中实现定向裂解,提高特定产物的得率,就必须深入的明确木质素的热化学转化途径与主要产物的形成机理。基于此,本论文采用密度泛函理论计算与热解实验相结合的研究方法,侧重于探究β-O-4型木质素模型化合物的C_α-OH、Ph-OH活性基团的调变对热解历程的影响机制研究。研究成果为明晰木质素活性基团的调变对热解历程的影响机制提供理论支撑,对进一步发展木质素高值化利用技术具有重要意义。合成了8种β-O-4型木质素二聚体模型化合物,3种GG型β-O-4连接的木质素高聚体模型化合物,并对其进行了核磁表征,表征数据显示它们纯度较高,可以作为实验原料进行后续的研究。基于密度泛函理论对4种二聚体模型化合物进行理论计算研究,对模型化合物主要化学键的均裂解离能进行了理论计算,并对4种二聚体的热解均裂历程进行了理论计算研究,分析了不同二聚体模型化合物的热解产物形成途径。结果表明,C_β-O键均裂是二聚体初次热解的主要反应,C_α-C_β键均裂是竞争反应。C_α-OH官能团经氧化、乙酰化调变后,C_β-O键均裂解离能降低,而C_α-C_β键的键解离能升高,C_β-O键裂解概率增大,C_α-C_β键均裂竞争性降低。四种模型化合物均裂产生的主要芳香族产物有苯甲醇、甲苯、苯甲醛和愈创木酚等,C_α-OH官能团的调变可调控热解产物种类,其中,C_α-OH官能团经氧化调变后热解产物种类变少,产物选择性增强。以两种二聚体模型化合物为实验原料,对其进行热解实验结合密度泛函理论计算研究,探究C_α-OH基团氧化调变对热解历程的影响机制,结果表明:当C_α-OH被调变为C_α=O后,可以抑制热解过程焦炭的生成,同时提高了原料的转化效率并增强了热解产物选择性;在热解过程中二聚体经C_α-C_β均裂后B单元产生的自由基会发生重排反应并脱除氢自由基为整个热解体系提供供氢体;模型化合物C_α-OH被调变为C_α=O后,热解历程初次断裂机理只有均裂反应机理不会发生协同断裂反应,热解产物中单体酚类化合物种类变少,选择性增强。以两种高聚模型化合物为研究对象,通过TGA、Py-GC/MS、in-FTIR实验与高斯09理论计算相结合的方法探究模型化合物C_α-OH、Ph-OH基团的乙酰化调变对热解历程的影响机制,结果表明:C_α-OH、Ph-OH基团被乙酰化调变后形成的高聚物其热稳定性明显降低,在低温下经五元环过渡态脱乙酸形成含C_α=C_β结构的中间产物,其在后续热解过程中以C_β-O键均裂反应为主,会极大的提高热解产物的选择性。同时,C_β-O键与C_α-C_β键的均裂解离能差值变大,C_α-C_β键的均裂反应竞争力减弱,热解产物中基于C_β-O键均裂形成的单体酚类化合物得率增加。C_α-OH、Ph-OH基团的乙酰化调变可以抑制寡聚物和焦炭的形成,可以提高原料的热解效率;以三种β-O-4型二聚体模型化合物为研究对象探究模型化合物酚羟基的调变对热解历程的影响机制,热重实验表明:模型化合物含有Ph-OH时会导致热解焦炭得率的提高。密闭U型管式裂解系统热解实验表明:三种模型化合物的液相产物得率随着热解温度的升高而降低;Ph-OH基团调变为Ph-H时热解产物中苯甲醛的得率会增加。密度泛函理论计算结果表明:当Ph-OH调变为Ph-OMe时的模型化合物C_α-C_β键与C_β-O键的解离能差值最高,C_α-C_β键均裂反应的竞争性减弱,热解产物中以C_α-C_β键均裂得到的产物含量降低。