木質素基碳材料催化劑的制備及應用研究進展

薛李靜，費星，劉江淋，吳林軍，仇中杰，許權洲，鐘曉文，林緒亮，秦延林

（廣東工業大學輕工化工學院，廣東 省植物資源生物煉制重點實驗室，廣東 廣州 510006）

中國“十四五”生物質能源發展規劃綱要中明確指出，我國要高度重視生物質能的開發利用，將生物質能產業列為新能源產業發展的重點，助力生產生活方式綠色轉型，促進能源合理配置，實現生態環境持續改善。因此，迫切需要充分利用農林廢棄物等產量巨大的低值生物質資源。其中，木質素作為農林廢棄物的主要組分之一，其高值化利用一直是亟待研究人員攻克的難題。

木質素是植物界中儲量僅次于纖維素的第二大生物質資源，全世界每年可產生約1500億噸。工業木質素主要來源于制漿造紙（以堿木素為主）和生物煉制產業廢渣（以酶解木質素為主），其中木質素的高值化應用僅占2%左右，絕大部分作為燃料直接燃燒。因此，工業木質素的高值利用對綠色清潔生產、環境保護和新材料開發等具有重要意義。

木質素是由紫丁香基（S 型）、愈創木基（G型）和對羥基苯丙烷（H型）三種苯丙烷結構單元通過碳碳鍵和醚鍵連接而成的天然高分子化合物，具有芳香基、羥基、甲氧基和羧基等多種功能基團和不飽和雙鍵等活性位點，可通過化學/生物催化轉化為生物質基能源、材料及化學品。木質素具有高達60%的含碳量、三維網狀苯環結構和豐富可調控的官能團，是一種理想的碳材料前體。木質素通過化學改性和微結構調控等制備具有特殊功能的木質素基碳材料，其在能源催化轉化、電化學儲能和環境修復治理等領域應用廣泛，成為近年來科學界關注的焦點。……