长期以来,世界能源消费总量持续增长,一方面不可再生能源日益枯竭,能源危机困扰着世界各国。另一方面,化石能源在不合理的开发及使用过程中带来了严重的环境问题,危及人类的可持续发展。因此,迫切需要寻找替代能源及开发高效节能技术。生物质作为一种可再生资源具有巨大的发展潜力,可逐步替代部分化石燃料,对缓解能源危机及减少环境污染有重要意义。生物质热解技术具有能量利用效率高,可利用低能耗获得高附加值的生物油、燃料气和高附加值的化工原料以及产物便于运输等优点,是生物质高值化利用的主要方式。然而生物质热裂解产物成分复杂,裂解的具体过程及产物演化机理尚待研究。若是能够精确掌握生物质裂解产物的演化规律,则有望根据裂解产物的性质和价值,有选择性的生成具有利用价值的燃料或化工原料,对我国生物质裂解技术的发展及应用具有重大意义。纤维素是生物质的主要组成部分,其含量一般占生物质总量的一半以上,因此纤维素的热裂解过程在很大程度上体现了生物质的热裂解规律,纤维素的热裂解研究更为可行且更具有重要意义。离子液体与传统的有机试剂相比,具有良好的热稳定性、化学稳定性及独特的溶解性能,使得它在纤维素资源化转化过程中具有巨大的应用潜力。离子液体可作为热媒介质、反应介质和催化剂催化热裂解纤维素,使得纤维素在不同温度区间选择性地催化裂解,有利于系统认识纤维素低温催化裂解的机理及产物演化规律,形成目标产物定向调控的机制,最终实现提高纤维素资源化效率的目的。本论文以研究纤维素催化裂解产物的演化规律为目标,以离子液体结合金属离子低温催化裂解为手段,构建金属类磁性离子液体低温催化裂解体系,在低温(150℃～300℃)下对纤维素进行催化裂解实验。主要研究结果如下:(1)根据纤维素的结构特点和离子液体及金属元素对纤维素裂解的催化作用,利用金属类磁性离子液体作为液相反应的催化剂及反应介质,设计合成了两种金属类磁性离子液体[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4,并考察了其热稳定性及化学稳定性,结果表明[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4适用于低温催化裂解纤维素。(2)在 150℃、180℃、200℃、230℃、250℃、280℃、300℃条件下,分别利用[bmim]FeCl4、[bmim]2CoCl4进行催化裂解纤维素实验,并通过GC-MS、SEM、XRD和红外对纤维素裂解的液相、固相产物进行分析。结果显示,[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4均具有良好的催化效果,降低了纤维素近150℃的裂解温度,且[bmim]FeCl4的催化效果明显强于[bmim]2CoCl4。(3)分析了不同温度下纤维素的固相裂解产物和液相裂解产物,以纤维素单体或二体为基本模型,模拟构建了纤维素低温催化裂解的产物演化模型。探究了低温催化裂解纤维素的反应机理及产物演化规律。通过将新型环境功能材料磁性离子液体应用于纤维素的裂解过程中,实现了液相低温催化裂解纤维素,并详细研究了纤维素裂解的反应机理和产物的演化规律,为纤维素裂解生产高价值产物的定向调控技术奠定了基础,为实现生物质高效资源化利用提供了技术参考。