木质纤维是地球上最丰富的可再生生物质资源，其三大成分之一的纤维素是生产生物基材料、生物燃料及生物基化学品的重要原料，但是木质素复杂的化学结构阻碍了木质纤维的应用。常规木质素的物理、化学及物理-化学等降解方法常需要高温、高压条件，并且易产生抑制物、造成高能耗和环境污染等问题。微生物介导的生物催化过程通常在温和条件下进行，可以降低能源投入，为木质素的利用提供了更具体、更有效的选择。传统生物降解以白腐菌等真菌为代表，存在预处理周期长、对环境适应性差等问题，而细菌繁殖迅速、环境适应能力强、易于基因操作，成为未来木质素降解菌株的潜在候选者。本文在介绍木质素化学结构的基础上，综述了近年来微生物降解木质素的研究进展，着重分析了降解木质素的微生物（真菌和细菌）、木质素降解酶（过氧化物酶和漆酶）和降解机制，以及微生物降解木质素在脂类、生物塑料、香兰素、废水处理中的应用，并对微生物降解木质素的未来发展进行了展望。

从纤维素、木质素和半纤维素热解转化特征及分子重构建行为着手，利用TG、TEM、Raman、XRD、FT-IR等分析手段探究这3种物质的热解炭化机理。实验结果表明：半纤维素在炭化过程中几乎完全分解；链状结构的纤维素热分解脱除氢氧后，形成的碳自由基发生芳构化重排，大部分构成生物质热解炭中的结晶区；木质素分子结构复杂，呈交联态，在热解过程中同时发生软化熔融，大部分构成了生物质热解炭中的无定形区。在炭化过程中，纤维素在200 ℃之前主要发生脱水反应，200~400 ℃是热解的主要阶段；木质素在研究温度范围（200~500 ℃）内结构相对稳定，在软化熔融的同时仅发生部分结构转变。

聚氨酯作为一种多功能性高分子材料在众多行业中均有广泛应用。利用绿色可再生资源制备聚氨酯材料对聚氨酯的可持续发展具有重要意义。围绕近十年的相关文献, 本文重点总结了常见的植物油(蓖麻油、大豆油、桐油和棕榈油等)、木质纤维、松香、天然酚(腰果酚和单宁)和糖类等生物质资源合成生物基多元醇和异氰酸酯的基本方法、研究现状及非异氰酸酯的研究进展, 列举这些生物基资源作为原料制备聚氨酯时独特的优点, 并在此基础上讨论了生物基聚氨酯材料未来挑战, 展望了生物基聚氨酯在不同领域的发展前景。

油茶壳作为油茶（Camellia oleifera Abel）加工过程中产生的副产物，通常被直接丢弃或者焚烧处理。对油茶壳进行资源化利用不仅可以提高其自身附加值，还可以解决其带来的环境污染问题。基于现有研究，本文介绍了油茶壳中主要功能成分以及油茶壳在材料化、肥料化及能源化的利用情况。油茶壳中含有鞣质、茶皂素、黄酮和多糖等物质，使得油茶壳成为抑菌、抗氧化、抗病毒等应用的理想原料。在材料化方面，油茶壳活性炭吸附剂显示出良好的吸附效果，但以油茶壳为原料制备的电容材料电导率低，木质复合材料力学性能不佳。在肥料化方面，利用油茶壳制备的有机肥和培养基有明显改善土壤、提高肥料品质、促进种苗生长的效果。在能源化方面，较高的木质素、半纤维素和纤维素含量使油茶壳在直燃发电、厌氧发酵产沼气、制备生物乙醇和生物油等方面具有一定优势，但存在氯化物腐蚀锅炉、木质素难降解、生物乙醇产率低、生物油产量少等问题。对油茶壳未来利用方向提出展望，油茶壳在制备碳材料方面需针对性炭化以用作电容材料，木质复合材料方面需改善结构以提高材料力学性能，在功能成分利用方面需开发高附加值的深加工产品并扩大生产规模，在能源方面需解决生物质转化过程的集成问题。

生物质基炭材料具有低成本、来源广泛、导电性良好和电化学稳定性好等优点，通过杂原子掺杂，生物质基炭材料的性能得到进一步的提升。本文总结了杂原子引入生物质基炭材料的方法（原位掺杂和扩散掺杂）及其各自的优缺点，简述了杂原子掺杂的种类（氮掺杂、氧掺杂、磷掺杂、硫掺杂、卤素掺杂和多元素共掺杂）及杂原子掺杂对生物质基炭材料结构与性能的影响，综述了目前杂原子掺杂炭材料在能源存储、吸附分离、催化氧化等领域的应用状况，并对杂原子掺杂生物质基炭材料的发展方向进行了展望。

生物质转化为高附加值化学品是解决目前化石能源枯竭和全球变暖问题的有效途经，5-羟甲基糠醛（HMF）被认为是最重要的平台化合物之一，可通过氧化、加氢和开环等反应制备出许多高附加值有机化合物，其中2，5-呋喃二甲酸（FDCA）被认为是最有前景的化学品，能够代替目前广泛使用的石油基聚酯单体对苯二甲酸（PTA），用于合成生物可降解聚酯聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）。本文系统地综述了通过电化学催化氧化、光催化氧化和生物催化法将HMF制备成FDCA的新型工艺。这些催化工艺不同于传统的热解催化，其不需要高温高压，没有有害溶剂和昂贵的催化剂等，具有高效、绿色和可持续的优点。但还存在一些问题，如电化学催化法需要特殊且稳定的电解质以及对仪器设备有较高的要求；光催化法存在成本较高和能量转化率较低的问题；生物催化法有着制备周期长和反应中间体受抑制的问题。通过分析这些方法取得的成果及目前存在的问题，为未来FDCA的高效催化转化提供可行的思路。

生物炼制是新时代应对能源危机和环境污染的极佳策略，基于生物炼制可以将低值的生物质资源转化为各类高附加值产品。糠醛是一种来自生物质资源的高附加值平台化合物，在能源、医药、化工等领域具有重要应用。糠醛的工业生产已经近一个世纪，工业生产技术已经比较成熟，但是目前工业生产过程中还存在不少问题。为解决糠醛工业生产中存在的问题，研究者对制备糠醛的新技术和新工艺进行了研究与探索。本文首先介绍了糠醛的性质及应用，分析了糠醛的工业生产技术现状和所面临的问题，如利用无机酸作催化剂时会腐蚀设备，催化剂不易回收，存在污染水源等问题。然后详细叙述了水解法和热解法制备糠醛的技术研究现状以及微波加热辅助新工艺的特点，最后展望了糠醛制备技术的未来发展方向。

以漂白桉木浆和废报纸为原料, 利用2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO氧化体系对其进行处理制备氧化纳米纤维素, 并探究两种氧化纳米纤维素添加量对纸张性能的影响。研究结果表明: 桉木浆氧化纳米纤维素的平均纤维长度约为75~95 nm, 长径比约为6.5~8.5, 均高于废报纸氧化纳米纤维素(45~75 nm, 4~6)。添加桉木浆氧化纳米纤维素和废报纸氧化纳米纤维素均可使纸张抗张指数、耐破指数和撕裂指数增加。添加6%桉木浆氧化纳米纤维素时, 纸张抗张指数由21.16 (N·m)/g增加至31.37 (N·m)/g, 耐破指数由1.32 (kPa·m²)/g增加至1.84 (kPa·m²)/g, 撕裂指数由6.61 (mN·m²)/g增加至8.03 (mN·m²)/g; 添加6%废报纸氧化纳米纤维素时, 纸张抗张指数由21.16 (N·m)/g增加至27.22 (N·m)/g, 耐破指数由1.32 (kPa·m²)/g增加至1.79 (kPa·m²)/g, 添加4%废报纸氧化纳米纤维素, 纸张撕裂指数由6.61 (mN·m²)/g增加至8.12 (mN·m²)/g, 可见, 添加桉木浆氧化纳米纤维素效果更佳。添加1%阳离子淀粉, 有助于两种氧化纳米纤维素对纸张强度的提高, 其中桉木浆氧化纳米纤维素可使抗张指数最大提高51.09%, 耐破指数提高50.00%, 撕裂指数提高27.62%。

杜仲胶（EUG）主要由反式聚异戊二烯组成，是一种具有良好生物相容性、橡塑二重性和优异力学性能的天然高分子材料。近年来，EUG在新型生物基材料领域备受瞩目。EUG在室温下结晶度高，表现为刚性塑料状态，极大程度限制了其在功能材料领域的应用。因此，将EUG进行物理或化学改性，进而拓宽其应用范围已成为近年来的研究热点。本文详细介绍了EUG分子链结构特点，随后从物理改性和化学改性两个方面系统论述了EUG常见的改性方法及机理，如通过与其它材料共混或环氧化改性、硫化改性等改变EUG的硬度及弹性。对EUG在绿色轮胎与公路建设、形状记忆与自修复材料、减震与吸声材料、医用材料、生物降解复合材料等新型功能材料领域的最新研究进展进行了综述，并在此基础上展望了EUG在生物基高性能材料领域的发展前景。

以禾本科植物王草、水稻秸秆、甘蔗渣和玉米秸秆为原料，在厌氧条件下于300、500和700℃制备王草炭（I）、水稻秸秆炭（R）、甘蔗渣炭（S）和玉米秸秆炭（M），研究了不同热解温度对生物炭结构及组成的影响。研究结果表明：随着热解温度升高，4种生物炭产率下降，300℃时I、R、S和M的产率分别为45.81%、48.67%、46.81%和46.00%，而700℃时产率则分别为33.93%、35.47%、25.42%和31.23%；灰分和碳含量升高，700℃时I、R、S和M的灰分较300℃分别提高了54.39%、65.44%、95.54%和71.65%；I、S和M的C/N比随温度升高而升高，R与之相反。4种生物炭pH值随温度升高而升高，700℃时I、R、S和M的pH值分别为7.68、9.87、7.59和9.33，均呈碱性；I和S孔隙结构丰富，随温度升高，孔隙数量增加，而R和M均在700℃形成了一定量的絮状结构；X射线能谱（EDS）分析结果表明R中Si元素含量较高。随温度升高，4种生物炭中烷烃基、甲基（—CH₃）和亚甲基（—CH₂）逐渐消失，生物炭结构以芳香族化合物和含氧官能团为主，结构更稳定。

生物质气化制取富氢合成气因其原料的清洁可再生性、产物应用方式的多样性被认为是最具发展前景的制氢方式之一。催化剂对调控生物质气化产物组成及焦油的裂解具有重要作用。本文综述了化石能源制氢、水分解制氢和生物质制氢方法，分析了生物质气化制氢的优势和局限性，以及存在的问题；重点介绍了生物质气化制氢的影响因素(气化剂、反应温度和催化剂)和用于生物质气化的主要催化剂种类(镍基、白云石和碱及碱土金属催化剂)及其特点，分析国内外生物质气化制取富氢合成气和催化剂的研究现状，探讨了催化气化制取富氢合成气的发展前景，提出有待解决的问题和研究方向。

随着绿色合成理念的不断提升, 以具有高催化活性、高稳定性及价格低廉等优势的过渡金属催化剂代替强氧化剂和贵金属催化剂催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)制备精细化学品, 逐渐成为研究者关注的焦点。本文综述了近年来廉价过渡金属基催化剂用于催化HMF氧化制备2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)的相关研究, 对该领域的最新研究进行了叙述, 重点介绍了锰基、铜基、铁/钴基、镍基及其他催化体系在HMF氧化反应中的应用, 主要包括锰基金属氧化物、CuCl₂催化体系、Fe₃O₄-CoO_x的磁性催化体系等。此外, 在介绍上述催化剂的基础上, 还对廉价过渡金属基催化剂催化HMF氧化制备FDCA的发展前景进行了展望。

近年来超疏水材料的应用领域越来越广泛，对超疏水材料的机械强度、耐磨性、透光度、重复利用性等性能方面的要求越来越高，原料的绿色环保性要求也日渐提高。生物质原料种类多、储量大，占据着可再生资源的主导地位。纤维素作为生物质原料的下游精细产品，具有绿色环保、储量大、应用灵活的优点。本文简单介绍了纤维素基超疏水材料的发展历程、特点及应用，重点分析了水热法、化学沉积法、原子转移自由基聚合和溶胶-凝胶法(纤维素/SiO₂超疏水材料和纤维素基气凝胶)等超疏水改性方法在制备纤维素基超疏水材料中的应用。最后对纤维素基超疏水材料的未来发展进行了展望。

基于动态硼酸酯键构筑的聚合物有一定的自修复能力和对刺激的多重响应性, 能够通过诱导材料内部物理/化学结构的拓扑重组并以此来响应生物信号的变化。本文综述了基于水解/再酯化、二醇硼酸酯之间的酯交换和硼酸酯之间的酯交换3种不同的硼酸酯酯交换机制构筑的多种天然/非天然高分子材料; 通过传统共价键和硼酸酯动态共价键协同作用设计更加稳定的四面体硼酸盐结构来解决硼酸酯基聚合物稳定性较差的策略; 硼酸酯基聚合物在生物医药、传感器和可回收材料等多领域的应用潜力。重点介绍了硼酸酯键与其它动态键协同作用制备理想的聚合物材料, 如水凝胶、有机凝胶、液晶材料和可回收纳米材料等。

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料，磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭，并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能，并对制备条件进行优化。实验结果表明：玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400 ℃、活化时间100 min，此条件下活性炭的得率为47.78%，制得的活性炭具有良好的吸附性能，碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g，总孔容积为0.745 cm³/g，微孔孔容为0.287 cm³/g，中孔孔容为0.354 cm³/g，孔径分布集中于5 nm以内，约占73.56%，平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示：在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用，生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。

杜仲是我国非常宝贵的战略资源，杜仲胶是带动杜仲大产业发展的核心动力。杜仲胶产业的发展不仅能够改善我国天然橡胶不足的现状，还可以为我国提供新的来源充足的后备胶种，形成以我国杜仲胶新兴产业为龙头的国际天然橡胶市场新格局。近年来，杜仲胶产业化和应用开发虽然取得突出进展，但还远不能适应形势发展的需要，究其原因是杜仲产业链的发展存在技术不完善、资金不足等一些突出问题。本文阐述了杜仲叶、树皮、果实在生长时期的含胶量变化情况，重点综述了杜仲胶的碱煮法、溶剂提取法、微生物发酵法、生物酶解法及综合法等提取技术，并综述了杜仲胶规模化生产现状，同时对杜仲胶产业发展面临的诸多问题如研发资金及研发团队的不足、橡胶基础研究与工程应用的脱节、产品标准的缺失等等进行深入分析和讨论，并提出了建议和措施着力解决发展中的关键问题，以助力杜仲胶在系统材料工程学中的开发利用，为杜仲胶产业持续发展提供参考。

以玉米秸秆为原料, 利用热重分析法研究其热解的特性及动力学。根据TG和DTG曲线, 研究玉米秸秆的热解特性, 采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种等转化率法计算玉米秸秆热解的活化能, 并结合主曲线法和Coats-Redfern(C-R)法探讨了玉米秸秆热解遵循的机理方程。研究结果表明: 玉米秸秆热解过程可分为干燥脱水、过渡、主热解和炭化4个阶段, 随着热解升温速率增大, TG和DTG曲线向高温侧偏移; 利用FWO和KAS法计算得到的表观活化能分别为181.7和181.5 kJ/mol; 利用主曲线法和C-R法求解出玉米秸秆热解的机理方程遵循Avrami-Erofeev方程, 当α=0.1~0.5时, n=3, f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]^-2; 当α=0.5~0.7时, n=2, f(α)=1/2(1-α)[-ln(1-α)]^-1。

本团队研发的玉米燃料乙醇低能耗生产新工艺，采用了低温液化、浓醪同步糖化间歇发酵、三塔压差精馏与分子筛脱水工艺和全厂各工段的废热进行余热回收技术，目前已经成功应用于多家燃料乙醇生产企业。以黑龙江鸿展生物科技股份有限公司已经投产的30万吨级燃料乙醇工程项目为例，对比分析了新工艺与传统工艺在技术特点、能耗、产品质量等方面的差异。结果表明：与传统工艺相比，新工艺蒸汽消耗降低10.26%，工艺用水量节约28.09%，循环水用量减少11.11%，每生产一吨燃料乙醇折合可节约标准煤49 kg，每年可以为企业节约标准煤14 700吨，节省燃料乙醇能耗成本约800万元；同时燃料乙醇和玉米酒糟（DDGS）的产品质量均符合国家标准，部分指标高于国家标准，如乙醇纯度达99.9%，甲醇低至0.01%，DDGS中粗蛋白质为26.1%，粗脂肪为10.5%，粗纤维为8.7%。

以金属氯化物为催化剂，研究金属离子对葡萄糖异构化和脱水反应的催化特性。考察金属离子种类、用量和温度对反应过程的影响，用动力学模型拟合实验数据，定量分析金属离子的催化规律。葡萄糖脱水制备HMF的反应是一个串联反应，基于此机理构建的动力学模型能准确描述各组分浓度随时间的变化。Ni²⁺、Cr³⁺和Sn⁴⁺具有良好的催化活性，但3种金属离子呈现不同的催化特性。Sn⁴⁺的葡萄糖转化速率最快，Ni²⁺最慢，但Sn⁴⁺的副反应速率常数是Ni²⁺的约20倍。实验范围内，增加Ni²⁺用量，葡萄糖异构化和副反应速率加快，但对果糖脱水过程没有催化活性。增加Cr³⁺用量能显著提升葡萄糖异构化速率，对其它反应影响不大。随着Sn⁴⁺用量的增大，各步反应速率均加快，但整个反应过程中的副反应的严重程度有所降低。反应速率常数随温度的变化规律遵循Arrhenius模型，对Ni²⁺而言，升高温度更能促进果糖副反应的发生；金属离子为Cr³⁺时，升高温度有利于果糖脱水生成HMF；而对于Sn⁴⁺，升高温度则更有利于葡萄糖的异构化。

被誉为"绿色技术"的光固化技术，不仅节能环保而且经济高效，已在众多领域得以应用。利用天然可再生资源制备光固化树脂对光固化技术的可持续发展具有重要意义。衣康酸作为一种来源广泛的天然可再生资源，其分子结构中同时含有不饱和双键和两个羧基，可替代丙烯酸、己二酸等石化资源合成各种光固化不饱和树脂，所得树脂综合性能优良。本文综述了衣康酸制备光固化树脂的研究进展，主要包括环氧衣康酸树脂、衣康酸聚酯、衣康酸聚酯丙烯酸酯、衣康酸聚氨酯丙烯酸酯等。由衣康酸合成的光固化树脂在涂料、生物医药和3D打印材料等领域具有重要的应用价值，为生物质资源的高值化利用提供了新途径。