随着化石能源过度开采导致的能源枯竭以及环境污染问题的日益严重,寻找传统化石能源的合适替代品成为现在亟待解决的问题。木质纤维生物质由于具有可再生、在自然界中含量大且分布广泛等众多优点,被认为是传统化石能源理想的替代品。作为组成木质生物质的三种主要组分之一,木质素是自然界中含量巨大的天然可再生芳香族化合物,在未来部分替代传统化石燃料以减轻能源压力具有很大意义。将木质素降解转化为低分子芳香族化合物是对木质素进行高附加值化利用的主要方式,其中热裂解是一种经济且有效的木质素解聚手段。由于木质素自身的结构复杂等因素的存在,使得木质素热解效率相对较低且热解得到的产物选择性也较差。为了进一步提高木质素的利用价值,本文通过采用多种手段在热解前对木质素的主要结构（酚羟基、脂肪族羟基、甲氧基以及醚键等）进行预先调控,探究了结构修饰对木质素热解特性和热解产物形成规律的影响。首先,通过环氧丙烷和正丙醛分别对针叶木硫酸盐木质素SKL（softwood kraft lignin）的酚羟基和侧链脂肪族羟基进行了羟丙基化修饰和环氧化修饰,同时也通过氯化胆碱和乙酸酐合成的乙酰化溶剂体系对所有羟基进行了乙酰化修饰。通过热解实验探究了不同的羟基修饰方法对木质素热解特性和产物形成规律的影响。实验结果发现:环氧丙烷在碱性及温和反应条件下对酚羟基具有很高的选择性,在环氧丙烷与酚羟基的摩尔比为3:1时,SKL中有94%的酚羟基被羟丙基取代。羟丙基化修饰可以显著提高SKL的氢碳有效比和热值。此外,除了酚羟基的含量的变化外,羟丙基化修饰对SKL主要结构的影响比较小。羟丙基化木质素在热解过程中的最大降解速率随着羟丙基化程度的增加而逐渐增加。经热解后,羟丙基化木质素热解产物中的包括对羟基苯基型（H）酚和芳香烃在内的含氧量低的化合物的含量与羟丙基化程度呈现正相关关系。更重要的是,酚羟基的羟丙基化修饰也有助于木质素热解后热解油得率的提升。在酸性条件下,正丙醛与SKL侧链的Cα-OH和Cγ-OH反应可以实现对侧链脂肪族羟基的选择性修饰。当正丙醛添加量为1 m L时,在80°C下与SKL反应4 h后,SKL中有59.8%的脂肪族羟基被取代。丙醛修饰可以提高SKL的氢碳有效比和热值,而对SKL的分子量的影响比较小。相对于SKL,丙醛改性木质素的最大失重速率是增加的,且其热解残渣的含量是降低的。此外,丙醛改性SKL后,其热解产物中的H酚和儿茶型（C）酚的含量是显著增加的。氯化胆碱与乙酸酐组成的乙酰化溶剂体系Ch Cl/Aa处理展示出对SKL中羟基高效的乙酰化能力,经120°C处理60 min后,SKL中有99.1%的脂肪族羟基和94.0%的酚羟基被乙酰化修饰。乙酰化修饰不仅可以增加SKL的氢碳有效比和热值,而且对SKL中的β-O-4连接键有轻微的断裂作用。热解特性分析显示乙酰化修饰有助于提高SKL的最大降解速率。此外,乙酰化修饰也有助于提升木质素热解油的得率,且乙酰化木质素热解得到的H酚的含量与羟基的乙酰化修饰程度呈正相关关系。除了羟基修饰方法之外,也采用了低共熔溶剂和烘焙处理两种方法分别处理SKL,预先断裂SKL中的β-O-4连接键,降解其中的甲氧基,降低其分子量,探究了弱键预断裂对热解的影响。研究结果显示:氯化胆碱/乙酸（CA）、氯化胆碱/乙二醇（CE）和氯化锌/乙二醇（ZE）这三种不同类型的低共熔溶剂处理SKL可以提高其氢碳有效比,降低其分子量和β-O-4连接键的含量。低共熔溶剂处理SKL可以降低其中的愈创木基型酚羟基的含量,且CE和ZE处理分别提高了SKL中的对羟基苯基型酚羟基和儿茶型酚羟基的含量。相对于SKL,CE处理SKL得到的木质素（CEL）热解后的H酚的含量是增加的,由SKL中的18.54%增加至CEL中的38.39%,而ZE处理SKL得到的木质素（ZEL）热解后C酚含量是增加的,由SKL中的22.07%增加至ZEL中的34.02%。此外,低共熔溶剂处理能显著增加SKL热解产物中的单体芳香烃的含量。值得注意的是,CE处理也有助于增加SKL中热解生物油的含量,且抑制其热解焦炭的形成。烘焙处理可以显著增加SKL的碳元素的含量,轻微地降低了SKL中的氢元素的含量,而对SKL中的氧元素有显著的去除效果,这提高了SKL的氢碳有效比和热值。烘焙处理对SKL中的β-O-4连接键具有显著的断裂作用,对β-5连接键也具有破坏作用,且可以显著降解SKL中的甲氧基,这有效降低了SKL的分子量。烘焙处理对SKL中的碳水化合物等热不稳定组分具有很好的去除作用。Py-GC/MS分析结果显示烘焙处理可以通过降解SKL中的甲氧基而降低烘焙木质素热解产物中的G酚,提高C酚的含量,此外烘焙处理也可以增加木质素热解产物中单体芳香烃的含量。除此之外,在烘焙温度为240°C时,烘焙木质素热解得到的生物油的含量达到最高。由于烘焙处理对SKL中的热不稳定组分以及甲氧基等的破坏作用,烘焙木质素热解后的气体含量减少,而热解焦炭的含量是增高了。