本文围绕玉米秸秆开展整体分子模型的建立以及各组分热解规律研究工作。课题研究内容分为理论研究、实验研究两部分。重点研究生物质各组分(纤维素、半纤维素、木质素)的热解规律及其结构参数与玉米秸秆整体模型的关系,从热力学、动力学等角度评价分子结构的反应性。借此形成生物质结构模型构建方法。理论研究方面一是将生物质单体结构特性进行分类,结合量子化学、分子动力学、密度泛函理论等分子模拟方法,对玉米秸秆各组分进行热解模拟,研究各组分的成、断键规律,实现产物分布的预测进而得到其热解过程中的微观化学演化规律;二是基于上述玉米秸秆各组分热解规律,将各组分按比例混合以形成玉米秸秆三维结构模型。实验研究方面则是采用Py-GC/MS对纤维素进行快速热解实验研究,分析纤维素热解特性及热解温度对产物分布的影响。研究方法及内容如下:首先总结纤维素、半纤维素、木质素的模型化合物,归纳出最合适的结构单元。针对选取的模型化合物,采用热裂解仪与气相色谱质谱联用技术(Py-GC/MS)检测纤维素热解过程中可能生成的产物。然后根据Py-GC/MS技术得到的热解产物预测结果,对纤维素模型化合物纤维二糖进行热解过程中反应路径设计并用Materials Studio软件进行模拟,而半纤维素、木质素则基于前人研究理论进行热解反应路径的设计,并根据过渡态搜索理论确定纤维素、半纤维素、木质素各条热解路径的唯一过渡态。接着进行不同路径中反应能垒的计算并进行比较,从而确定各组分热解的最优路径。最后总结前人对玉米秸秆组分测定的研究,将三种组分按比例组合得到玉米秸秆的大分子模型。通过各组分热解规律对玉米秸秆分子结构模型进行修正、优化和验证。