木素基碳纤维的发展不仅能有效缓解我国碳纤维产量不足的局面，同时也能从根源上解决造纸行业中的木素剩余物对环境的污染问题。本文研究了木素基碳纤维的制备方法，同时也对木素结构进行了详细的分析，以此来探讨木素基碳纤维的反应机理，得出了木素结构中各功能基含量对合成纺丝液的影响。利用苯酚液化木素的方法制备碳纤维纺丝液，其制备工艺如下：将木素与苯酚按一定配比混合后加热，在138℃条件下液化2小时；加入合成剂六次甲基四胺在一定温度下保温30分钟；将合成后的熔融物经真空干燥脱除小分子后制得疏松多孔的纺丝液固体。用玉米秸秆碱木素、麦草烧碱蒽醌木素和杨木、麦草混合硫酸盐木素三种不同的木素进行液化制备碳纤维纺丝液，只有玉米秸秆碱木素能够制得性能良好的碳纤维纺丝液，并用其制得木素基碳纤维；而麦草烧碱蒽醌木素和杨木、麦草混合硫酸盐木素经酚化、合成、真空干燥后不能制得纺丝液，只得到处于熔融状态的黑色粘稠物。故对三种木素进行红外吸收光谱和磷谱核磁共振分析，以此来研究不同的木素结构及性质对纺丝液合成的影响。使用红外吸收光谱对三种木素结构中的各功能基团进行定性分析，得到各功能基团的红外吸收谱图。根据各功能基团的特征吸收峰，确定木素中含有的各功能基团种类（羰基、苯环、甲氧基等）；根据各特征吸收峰的相对吸收强度，估算木素各功能基的相对含量。利用³¹P-NMR对三种木素结构中的各官能团进行定量分析，得到核磁共振磷谱谱图，确定木素中各功能基的种类，羟基主要有缩合酚羟基、紫丁香基酚羟基、脂肪族羟基、愈创木基和脱甲基酚羟基、对-酚羟基五种。根据木素和内标物用量计算出各羟基以及羧基的含量。运用凝胶渗透色谱对木素的分子量分布情况进行了研究，比较了三种木素的分子量大小及其多分散性。由此得出以下结论：（1）玉米秸秆碱木素中的酚羟基含量多，使得玉米秸秆碱木素具有很好的反应活性，合成纺丝液时能发生足够多的聚合反应，生成具有类酚醛纤维结构的碳纤维纺丝液。杨木、麦草混合硫酸盐和麦草烧碱蒽醌木素酚羟基含量少，不能有效形成高分子碳链结构，不能制得碳纤维纺丝液。（2）玉米秸秆碱木素含有较多的羧基，有利于酚醛缩聚反应的进行，促进纺丝液的合成；同时羧基可与羟基发生酰化反应，改变木素的熔融性能，使木素具有良好的可纺性。杨木、麦草混合硫酸盐木素和麦草烧碱蒽醌木素羧基含量少，熔融性能较差，不能形成具有良好成纤性能的纺丝液。（3）木素三种结构单元中愈创木基酚羟基和对-酚羟基参与缩聚反应，对合成纺丝液有重要影响；紫丁香基酚羟基不参与缩聚反应，对纺丝液的形成没有影响。（4）玉米秸秆碱木素分子量更大，其分散度更小，在合成反应中能更有效地脱除小分子结构，有利于碳纤维纺丝液的合成。