生物质能的开发和应用是当今为缓解环境压力探求新能源的焦点。从而使得生物质能技术的研究成为了世界重大热门课题之一。生物质的主要成分是纤维素,占生物质总量的40%~96%。纤维素是由D-葡萄糖通过β(1-4)-糖苷键相连而形成的高分子聚合物。本文从微观角度出发,对生物质的主要成分纤维素的热解过程进行了分子动力学模拟,并进一步探索了生物质热解过程中的深层机理。文中的计算采用基于MNDO模型的MNDO-PM3半经验方法,并采用Polak-Ribiere共扼梯度算法进行优化,其中RMS(梯度均方根误差)设定为0.042kJ/mol。优化得到了一系列的纤维素分子结构参数。本文首先利用分子动力学方法对纤维素单链在不同力场(MM+,Amber,Charmm,OPLS)下的热解进行了模拟,得到不同立场下模拟过程中的能量变化、分解温度和断裂基团。经比较,Amber力场所得的结果与实验值吻合较好。进而基于Amber力场模拟了纤维素的热解过程,并阐述了热解的各个阶段形态以及分解情况。其热解过程分为四个阶段:低温加热阶段、中温断键阶段、高温裂解阶段、残余物分解阶段。从断键机理出发分析了纤维素热解产物的生成原理及分布情况。发现,分解总是从分子能量最低的地方开始。在一个纤维素的单元内,最先断裂的是环上的羟基(-OH)和支链上的羟基(-OH),接着环开始断开。从纤维素分子的整条链来看,分子链总是从两端竞争分解,并向中间逐次推进,内部单元的羟基(-OH)断裂会比两端开环更早,根据断键顺序可获得了纤维素分子的失重情况。纤维素热解过程受到很多因素的影响,本文着重对加热温度、升温速率、聚合度等因素影响进行了模拟,并对模拟结果进行了分析。分子动力学方法模拟纤维素热解所得结论与已知实验结果吻合较好,说明分子动力学模拟方法是研究生物质热解一种非常有用的工具。