纳米纤维素作为一种拥有良好生物相容性和可降解性的天然材料，拥有独特的结构和优异的机械性能，已经广泛应用于锂离子电池（LIBs）电化学储能系统的构建，并取得了显著的进展。本论文以先进储能设备LIBs和绿色材料纳米纤维素的应用为背景，概述了纤维素纳米纤维（CNF）、纤维素纳米晶体（CNC）和细菌纤维素（BC）的制备和改性方法，并对纳米纤维素在LIBs领域的应用研究进行综述。主要分为3个方面：1）纳米纤维素基柔性LIBs电极；2）纳米纤维素衍生的炭材料作电极；3）纳米纤维素衍生的电池隔膜。最后，分析了该领域的一些问题，并进行了总结和展望。

以二氯化-N, N'-二(3-氢化松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺(DHRT)为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，采用溶胶-凝胶和水热合成的方法，分别制备了中空介孔二氧化硅微球SiO₂-1和SiO₂-2。利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和氮气吸附-脱附对SiO₂-1和SiO₂-2进行表征分析，结果表明：两种方法均已成功制备了具有无定形结构的二氧化硅微米球；随着模板剂用量(0.1~1 g)的增加，二氧化硅粒子间团聚现象逐渐消失，SiO₂-1主要为带有花纹的松散状微米球，SiO₂-2为壁厚80~85 nm的中空微米球。不同模板剂用量(0.3~1 g)制备的SiO₂-1的平均粒径分布在0.22~0.33 μm，SiO₂-2的平均粒径分布在0.34~0.41 μm。DHRT用量0.7 g时，两种方法制备的SiO₂-1-0.7和SiO₂-2-0.7形貌和粒径相对较好，比表面积分别为561.52和463.41 m²/g，累积孔体积分别为0.35和0.42 m³/g，平均孔径分别为2.56和3.66 nm。通过Zeta电位分析表明：SiO₂中空介孔结构的形成主要是由正硅酸乙酯水解缩聚得到的低聚物与模板剂之间的协同自组装过程引起的。

为促进生物质气化技术的发展及气化产物的利用，重点介绍了国内外生物质气化技术的发展及产业现状、气化炉类型及发展现状，提出了生物质气化技术的优缺点；同时，也发现虽然我国生物质资源丰富且生物质具有可再生性、污染较小、蕴藏量大、分布广泛、零碳排放等优异的特点，但由于其收-储-运体系不完善、资金链短缺及副产物较多等一系列问题导致其国际化困难。展望了我国生物质气化技术不仅要走扎实的基础研究和开发路径，也要考虑生物质气化技术的总体需求以及与其他技术的竞争等方面作为未来发展方向及重要攻关点，期望能为生物质气化技术的进一步发展及气化产物的高值化利用奠定坚实的基础。

石油资源日渐枯竭、白色污染日趋严重，以木质纤维素资源为原料制备生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)已成为生物炼制与绿色化工领域研究的热点之一。与广泛应用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)等石油基塑料相比，PEF不仅具有优异的热性能和机械强度，而且在气体阻隔性能上的优势更为明显，被认为是PET的完美替代品。然而，PEF存在断裂伸长率过低、产品颜色深、难以降解、深结晶速度慢等问题，因此，在实际应用中需要对其进行改性。本文重点综述了PEF改性研究的进展，包括共聚、共混等多种改性方法；总结了催化剂类型、不同二醇或二酸改性单体、反应进行方式以及添加剂等对PEF性能影响的规律，并展望了改性PEF的发展趋势和应用前景。

单宁酸(TA)是一种多羟基的芳香族生物质，通过热重实验分析了TA的热性能，马弗炉加热实验观察TA的成炭过程，并采用KAS和Ozawa法计算其表观活化能，Satava法确定最概然机理函数。热失重分析表明：TA在182 ℃左右时进入快速失重状态；达到800 ℃时，TA在氮气气氛中的残炭量为15.29%，在空气气氛中由于436~538 ℃温区的第二次快速失重使得残炭量为1.97%。宏观成炭实验发现：TA受热会形成膨胀炭层，其中100~200 ℃时出现空心状炭层，300~400 ℃时形成实心炭层，且膨胀明显、完整致密、光泽度好，有成为膨胀型阻燃剂中新型碳源的潜力。热分解动力学研究结果表明：TA在氮气气氛下的热分解表观活化能为494 kJ/mol，lgA为111.32，快速失重阶段的最概然机理函数为G(α)= [-ln(1-α)]^1/n，n=0.105 3，其热分解机理符合J-M-A方程，属于随机成核和核随后增长反应。

综述了活性炭的微观结构、比表面积对电化学储能性能的影响，归纳了生物质活性炭的管状、片层状、蜂窝状、网络状等常见微观结构及其电化学性能，并从植物基、动物基、微生物基3类来分析不同生物质成分对活性炭性能的影响。最后简单介绍了制备活性炭的传统方法和近些年新的制备方法和思路，并指出了目前生物质活性炭存在的问题和所面临的挑战，对于指导生物质活性炭前驱体的选择以及采用何种制备方法提出了一些建议。

纳米纤维素是从天然纤维素中提取的一种纳米级纤维素，它不仅具有纤维素的基本特征，还具有因纳米尺寸带来的大的比表面积和独特的强度以及光学性能，但纤维素中存在的游离羟基具有亲水性，使纳米纤维素材料在潮湿环境中的挺度下降，这限制了它的应用领域，因此，对纳米纤维素进行疏水改性可扩大其适用范围。本文综述了近年来对纳米纤维素进行疏水改性的方法，主要包括物理吸附改性、酯化/乙酰化改性、接枝共聚改性、硅烷偶联剂改性等，总结了上述方法的研究成果及优缺点，对今后的发展方向做出展望，以期为疏水改性研究提供借鉴和参考。

优质松树资源是松脂可持续、高附加值、精细化学利用的基础。根据松脂化学组成及结构特点，结合对松脂资源及其深加工利用产业现状的分析，从松脂精细化学利用角度讨论了个性化松脂资源需求。从松脂生产、加工、利用及效益等不同角度来看，需要具有产脂力强、产脂时间长、松脂品质好、易于加工等优良性能的集约化优质松脂资源，而从深加工利用角度看，更需要具备品质优良、有效成分含量高、化学组分均衡或特异性成分突出等特性的个性化松脂资源。研究选育能特产的个性化松脂资源，诸如海松酸型松香、异海松酸型松香、南亚松酸型松香、α-蒎烯型松节油、β-蒎烯型松节油、3-蒈烯型松节油、β-水芹烯型松节油、长叶烯型重松节油等产品对于松香、松节油的精细化、高附加值深加工利用具有重要的科学意义和应用价值。建议围绕马尾松、思茅松、湿地松、湿加松、南亚松等主要采脂树种，有针对性地开展松脂化学、精细化学品、基因组学、代谢组学、遗传育种、资源培育、林产化工等相关学科既交叉又综合的个性化研究工作。

以甜橙油和红橘油及其主要成分柠檬烯为目标样品，研究其对ABTS⁺·、DPPH·和O₂^-·的清除能力和总抗氧化能力，及其体内抗氧化的能力和对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和绿脓杆菌的抑制能力。研究结果表明：红橘油对ABTS⁺·、DPPH·的清除效果最好，清除率25%时的质量浓度（IC₂₅）分别为1.481和24.824 g/L，柠檬烯对O₂^-·的清除效果最优，0.8 g/L时，清除率为32.86%。柠檬烯、甜橙油和红橘油的铁离子还原/抗氧化能力（FRAP）值相当接近，且均弱于阳性对照BHA。在100 mg/L时，红橘油与柠檬烯对秀丽隐杆线虫体内过氧化氢酶（CAT）活性的提升效果相当，CAT活性在46 U/mg左右，为空白对照组的1.63倍。甜橙油、红橘油和柠檬烯对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制效果相对较好，体积分数80%红橘油的抑制效果仅次于柠檬烯，对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径11.03 mm，对大肠杆菌的抑菌圈直径9.88 mm。甜橙油和红橘油及其主要成分柠檬烯有较优秀的体内外抗氧化性能，且作用于金黄色葡萄球菌时表现为中度敏感状态。

针对纤维素（CE）气凝胶机械回弹性、尺寸稳定性差等问题，基于冷冻干燥工艺和化学气相沉积技术，利用聚乙烯醇（PVA）对CE进行复配，以甲基三乙氧基硅烷（MTES）对CE/PVA进行改性，制备了具有轻质性、高弹性和疏水性的多孔S-CE/PVA复合气凝胶。研究了PVA添加量对S-CE/PVA复合气凝胶力学性能的影响，随着引入PVA质量分数的增加，纤维素气凝胶的压缩强度增加；当PVA添加量为纤维素质量的15%（S-CE/PVA-15%）时，气凝胶压缩应力增加至66 kPa，比纯的硅烷改性纤维素气凝胶提升了6.5倍。同时探究了MTES改性对复合气凝胶微观结构、热稳定性、亲/疏水性、比表面积和物理特性的影响，改性后的S-CE/PVA复合气凝胶具有紧密的片层结构，初始分解温度由284.0℃上升至314.6℃，水接触角高达115°，比表面积为109.42 cm³/g，密度为0.045 g/cm³，孔隙率大于95%。

采用氯化胆碱-尿素低共熔溶剂（DES）体系预处理，结合纳米均质化机械处理将漂白硫酸盐杨木浆纤维制备成纤维素纳米纤丝（CNF），并利用元素分析、扫描电子显微镜、红外光谱、热重分析和X射线衍射对CNF的性能进行了分析表征，还计算了CNF的聚合度（D_P）和制备能耗。研究结果表明：DES预处理可以促进纸浆纤维的润胀，有利于纳米均质化过程中纤维的纤丝化。在均质处理15次下，与未经过DES预处理的纤维原料均质化处理能耗（4.35×10⁷ kW·h/t）相比，DES预处理的纤维原料均质化处理能耗（2.44×10⁷ kW·h/t）降低了43.91%。DES预处理可降低纤维原料的结晶度（I_Cr），均质处理15次后，未经过和经过DES处理制备所得CNF的结晶度分别为54%与44%；DES预处理还降低了CNF的热稳定性，但对纤维原料的聚合度没有明显影响。均质次数的增加可以促进纤维的纤丝化，同时降低纤维的结晶度和聚合度。红外光谱分析表明DES预处理过程中胆碱阳离子通过静电与纤维素纤维的阴离子基团产生相互作用，元素分析表明CNF中仍存在含氮残留物。

木质素是无定型态的高度交联的多酚芳香族聚合物，来源广泛，碳含量丰富，适合用于多孔炭材料的制备。将木质素用于制备多孔炭是实现资源化利用，解决木质素难以大量高效利用而造成环境污染问题的重要途径。本文主要介绍了近些年来，以木质素为炭前驱体，通过物理、化学活化法制备出的以微孔为主的活性炭及采用模板法制备出的介孔炭材料工艺研究情况，对比分析了不同方法制备的多孔炭材料的孔道结构及形貌特点，以及其应用在吸附、催化和电化学方面取得的进展。

糠醛渣是糠醛工业生产过程中副产的生物质废弃物。本文首先介绍了糠醛渣的来源及成分特性，在此基础上对糠醛渣在生物质能源、复合材料、精细化学品和农业用品领域的研究进行了综述，并对各领域的应用研究进行了分析和总结，最后针对糠醛渣的特点指出其在应用中存在的问题和面临的挑战，对糠醛渣的高值化利用提出了展望。

松萝属地衣植物在我国分布广泛，是一种历史悠久的药用植物，但对其化学成分及活性作用的研究少、起步晚、基础资料积淀薄弱，限制了对其进一步的开发与利用。在综述了松萝属植物的初生代谢产物多糖（地衣多糖、异地衣多糖、半乳甘露聚糖、地衣杂多糖）和脂肪酸类化合物，以及次生代谢产物地衣酸（单苯环衍生物、缩酚酸类、缩酚酸环醚类、二苯并呋喃类等）的基础上，进一步介绍了松萝属地衣植物的主要化学成分地衣多糖、地衣酸活性作用的研究进展，其中，地衣多糖具有抗肿瘤、抗氧化作用；地衣酸具有抗菌杀虫，抗癌、抗肿瘤，抗氧化、抗病毒、消炎、保肝解毒以及一定的酶抑制性。

以杨木为研究对象，考察了亚氯酸钠(SC)和氢氧化钠(SH)两步预处理对杨木组成的影响，探讨了酶法制备低聚木糖(XOS)和单糖的特性。研究结果表明：亚氯酸钠预处理能选择性地脱除杨木木质素，杨木经质量分数6%的亚氯酸钠在70℃下处理3 h，木质素移除率达到65.8%，葡聚糖和木聚糖的保留率分别为90.7%和92.4%。X射线衍射和X射线光电子能谱仪分析表明，亚氯酸钠预处理移除了底物中的总木质素和表面的木质素，提高了底物结晶度，增加了底物的可及性。杨木经70℃的亚氯酸钠和50℃的氢氧化钠预处理后，葡聚糖质量分数为67.8%，木聚糖的质量分数为21.5%，木质素质量分数为2.9%。固体残渣经木聚糖酶水解后低聚木糖得率达到47.2%，其中木二糖占低聚木糖总量的98%以上。与单独亚氯酸钠预处理(6%，70℃，3 h)相比，氢氧化钠预处理将低聚木糖得率提升了7.1倍。经过木聚糖酶水解后，两步预处理的杨木残渣经30 mg/g的纤维素酶(以底物质量计)水解，葡萄糖得率高达90.2%。最终，1 kg杨木可获得52.5 g的低聚木糖、317.6 g葡萄糖和49.9 g木糖。

刺激响应型水凝胶是一种快速发展的新型功能高分子新材料，该水凝胶可以主动感受外部环境的差异，并以体积的溶胀或收缩等特定的方式将其感受到的变化反映到外界，在生活和生产的众多领域中显示出巨大的应用潜力。生物质原料作为可再生的自然资源，近年来已被广泛应用于制备刺激响应型水凝胶，特别是随着可控/活性聚合、点击化学、动态共价键、超分子自组装、超分子聚集态调控等分子工程技术的快速发展和应用，能在一定程度上克服生物质大分子本身的结构缺陷，构筑出含有生物质原料分子独特结构的刺激响应型水凝胶，并促进了生物质利用的新型绿色合成策略、多功能化技术、简单模块化的合成工艺、现代生物技术等技术的发展。本文从刺激响应型水凝胶的刺激响应方法和类型出发，分别介绍了温度响应型、酸碱响应型、光响应型、电响应型、磁响应型和多重响应型6种类型水凝胶，重点阐述了生物质原料独特分子结构对刺激响应型水凝胶性能的影响机制，总结了不同环境响应型生物质基水凝胶在药物控释、生物组织工程、生物传感器、吸附材料、细胞培养和抗菌材料等方面的应用，并展望其未来发展方向。

综述了近年来木质素解聚的电化学技术的研究进展，包括木质素解聚的微观电化学表达、催化剂类型以及电化学反应器的电极材料、电极作用原理等；分析了电化学技术协同离子液体催化体系、生物酶催化体系以及与光催化技术耦合后对木质素解聚的前沿研究；总结了电极材料、电流密度等条件对电化学催化效率的影响，并展望了电化学技术实现应用所面临的挑战和机遇。

为探索簕竹属主要竹种竹叶提取物中黄酮类成分的开发利用，以簕竹属10个竹种的竹叶为原料，提取、分离和纯化后得到竹叶提取物，建立了测定竹叶提取物中5种黄酮类成分的HPLC方法，采用DPPH法和ABTS法对竹叶提取物的抗氧化活性进行评价。竹叶中5种黄酮类成分异荭草苷、荭草苷、牡荆苷、异牡荆苷和木犀草苷的HPLC方法为：采用YMC-Pack ODS-A色谱柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，以0.5%乙酸/水溶液(A)和乙腈(B)为流动相，14%B等梯度洗脱40 min，进样量10 μL，流速1 mL/min，柱温30 ℃，检测波长340 nm。此条件下，5种黄酮类成分在40 min内实现完全分离，分离度均大于1.2，其质量浓度与峰面积具有良好的线性相关性，相关系数R²>0.999，加标回收率在94.36%~105.37%之间，相对标准偏差(RSD)在0.98%~3.48%之间，表明该方法稳定可靠。测得的10种簕竹属竹叶提取物中5种黄酮类成分的总量为62.30~223.24 mg/g，其中凤尾竹竹叶提取物中的质量分数最高，为223.24 mg/g。10种簕竹属竹叶提取物对DPPH自由基(DPPH·)的半抑制质量浓度(IC₅₀)值为28.58~44.37 mg/L，对ABTS自由基(·ABTS⁺)的IC₅₀值为8.58~11.07 mg/L，清除能力均略弱于Vc和BHT。对DPPH·清除效果较好的竹种为大眼竹(IC₅₀=28.58 mg/L)、青皮竹(IC₅₀=28.68 mg/L)和凤尾竹(IC₅₀=31.65 mg/L)，对·ABTS⁺清除效果较好的竹种为凤尾竹(IC₅₀=8.58 mg/L)、银丝竹(IC₅₀=9.11 mg/L)和青皮竹(IC₅₀=9.27 mg/L)。其中青皮竹、凤尾竹是清除效果最好、最具有开发利用价值的2个竹种。

在高压微型固定床中，以Pt-La/SAPO-11为催化剂，蓖麻油为原料进行一步加氢连续催化制备生物航空煤油，探索了不同反应温度、空速、氢气压力和氢气/蓖麻油体积比（氢油比）值对反应生成的C₈~C₁₆烷烃、C₈-C₁₆异构烷烃和C₈~C₁₆芳烃的选择性，以及脂肪酸甘油三酯转化率的影响，得到最佳工艺参数。在温度400℃、氢气压力4 MPa、空速1 h^-1、氢油比值1 000的最优条件下，原料转化率为87.78%、C₈~C₁₆烷烃选择性为58.24%、C₈~C₁₆异构烷烃选择性17.32%、C₈~C₁₆芳烃选择性为10.72%。结合课题组前期研究，推测不饱和蓖麻油酸在Pt-La/SAPO-11催化剂上加氢转化为饱和蓖麻油酸，随后在催化剂的酸性位点生成中间产物醇、酸等中间产物，中间产物在金属位点与酸性位点上通过脱羟、脱羧等反应得到碳氢化合物，最后在加氢、裂化、异构化反应下得到航油组分C₈~C₁₆烷烃。

首先介绍了生物基水凝胶材料的研究背景和应用现状，并根据交联机制的不同，对物理水凝胶和化学水凝胶进行了分类和阐述，接着以生物质原料作为划分依据，分别对纤维素、壳聚糖、蛋白质等生物基材料制备的水凝胶作了归纳性介绍，包括纤维素的溶剂体系、纤维素基水凝胶的制备及纤维素衍生化改性方法；壳聚糖基水凝胶的原料来源和改性方法, 以及通过其分子链上的胺基形成的静电相互作用和亚胺键等交联机制；蛋白质基水凝胶中多肽分子链β-折叠自组装的交联方式及其良好的生物相容性和生物活性等特点；淀粉、海藻酸钠、卡拉胶等亲水性天然高分子以物理或化学交联方式制备的生物基水凝胶。同时，对功能化生物基水凝胶在生物医学领域的应用进行了详细阐述，包括药物缓释和靶向传输、细胞培养基、组织修复支架、伤口敷料等。此外，还总结了生物基水凝胶作为吸附材料在环境领域的应用和研究，并对其在包装材料，驱动传感、光电催化等领域的应用进行了阐述。最后，归纳了生物基水凝胶面临的发展机遇和挑战，并对未来研究方向进行了展望。