调控机制；研究木质素在稀溶液中链段与分子的聚集行为；建立木质素在溶液中的聚集体结构模型；探索木质素聚集态结构的表面分子包括氧化及羟甲基化、磺化、接枝、缩聚反应等有选择性地引入磺酸基团、缩醛基团、羧基基团；探索苯丙烷单元上酚羟基的取代与氧化，脂肪族侧链的?-、?-和?-C的氧化、还原，以提高木质素分子的活化性能；研究氧化及羟甲基化、磺化、接枝、缩聚反应等化学改性方法对目标产物在固体悬浮体系中分散能力的影响规律。
3) 木质素水凝胶材料合成
研究碱性条件下木质素和间苯二酚反应生成木素-苯酚-间苯二酚类水凝胶的方法与途径；研究不同交联方法对此类接枝共聚物化学结构、凝聚态结构以及性能的影响，为智能水凝胶的制备以及结构性能调控奠定基础；研究新型水凝胶的结构特性与刺激响应（温度、pH值等）的关系，探索该类水凝胶的响应机制；研究LCC分离组分中残留的木质素对其自组装行为以及纳米颗粒形态的影响，探索两亲性纳米颗粒对外界刺激的响应机理。
4) 木质素基塑料合成
研究木质素分子裂解产生苯酚，由苯酚合成双酚A与酚醛材料。研究木质素（酚解，氢解和热解）裂解产生苯酚的途径与方法及其应答机理；研究木质素可控性催化加氢化学降解生成更纯的一苯酚类物质的方法；研究催化剂的选择与催化反应的调控与酚类化合物在反应体系中的稳定机理；研究木质素基苯酚和醛合成的丁醇间醛缩合生成酚醛材料的方法及其调控；研究木质素基苯酚合成双酚A及进一步合成聚碳酸酯的途径与调控机制。
5) 木质素表面活性剂合成
研究分离木质素的氧化、羟甲基、磺化、接枝、缩聚反应机理与制备木质素基高分子表面活性剂；研究不同的磺化缩聚工艺对磺化木质素的分散降粘性能的影响规律；研究木质素氧化、羟甲基、磺化、接枝、缩聚反应产物在溶液中构型的模型及其聚集体结构模型，掌握聚集体结构的调控规律；揭示聚集体结构对吸附的影响规律；研究固体颗粒颗粒表面产生的Zeta电位、空间位阻的受控因素，建立在不同悬浮体系中的分散模型。
主要研究目标：
主要研究木质素分子的活化途径，并针对目前三大合成材料（纤维、树脂和塑料）中的树脂和塑料，研究典型生物质基木质素树脂和塑料的合成方法与调控机理；研究木质素转化产生高值化化学品表面活性剂的途径及其机理。
经费比例：20%
承担单位：华南理工大学、南京林业大学 课题负责人：常杰
学术参加人员：陈克复、杨东杰、胡 健、孙勇、张齐生、李忠正、翟华敏、金永灿、曹云峰
课题6、生物质高值化利用过程中节能与CO2利用和减排 主要研究内容：
1) 生物质伴生产物的低温热解气化途径
研究伴生产物在600℃左右条件下的低温热解气化系统中多相流动力学、传热传质规律与化学反应机理；研究废液中碱性金属残余物等与反应介质作用机理与调控机制；研究生物质伴生产物在低温气化过程中污染物如氮、硫定向脱除；研究磁场诱导下生物质焦炭高温催化炭化制备高性能电磁屏蔽材料；研究炭化温度、化学催化与磁场诱导对电阻率影响的协同机制。
2) 生物质伴生产物的亚临界水体系分解途径
研究亚临界水体系下生物质转化伴生产物的催化氧化反应特性催化剂及有机产物分解反应控制的机理；研究亚临界水体系中无机物溶解特性及控制规律；研究亚临界水体系中自苛化碱回收机理。
3) 生物质伴生产物产能过程的CO2高效吸附与利用机制
研究新型低成本无机吸附剂如钙基吸附剂的合成；研究钙基吸附剂的改性以提高其循环反应性能和其它性能；研究新型吸附剂在CO2分离过程中的吸附/解吸机理，优化吸附剂的孔结构分布和分离/再生过程，建立高效低成本的新型吸附剂设计、制备、表征和调控理论，实现转化过程CO2近零排放；研究CO2合
成聚碳酸酯的途径及其调控。
4) 生物质利用过程中的生命周期评价
研究基于全系统的过程能量综合、优化与集成方法及模型；研究基于生物质材料的全生命周期评价理论；研究全球碳循环背景下生物质利用过程中的CO2利用和减排贡献机制与调控。
主要研究目标：
生物质转化过程中必然产生一些伴生产物，特别是生物质分离过程产生的木质素分子量差异特别大，只有利用分子量相近的木质素进行转化，才对合成高值化材料是有意义的。本课题的设臵主要是对木质素转化的伴生产物进行热化学处理，尤其关注热化学过程的CO2利用和减排途径，这是实现全球碳循环背景下生物质利用过程CO2利用和减排的关键所在。主要研究目标是提出生物质高值化过程的伴生产物的低温热解气化、亚临界条件热解及产能与CO2吸附途径，掌握生物质高值化利用过程中CO2 合成聚碳酸酯(国内2008年总需求量超过500万吨)的途径及其调控。
经费比例：15%
承担单位：东南大学、华南理工大学 课题负责人：肖 睿
学术参加人员：肖 刚、钟文琪、宋敏、汪双凤、陈元彩、唐爱民、戚朝荣 4. 课题间相互关系
项目以生物质组分清洁分离和高效转化为目标，以对国民经济具有重要影响的高值化生物质材料为研究对象，从生物质组分清洁分离和高值化转化过程的关键科学问题出发，设臵以下6个研究课题：1) 生物质细胞壁组分结构解译与组分键合机制；2) 生物质分离与低分子片段绿色单体化及转化；3) 绿色新溶剂与纤维素高值化材料构建；4) 半纤维素分子纯化均化与高值化材料合成；5) 木质素分子活化与功能芳基材料合成；6) 生物质高值化利用过程的节能与CO2利用和减排。
各课题相互之间的关系如图5所示，并紧密围绕解决三个关键科学问题展开
研究，是一个有机整体，相互联系、相互促进。课题1是整个项目研究的切入点和课题2、3、4、5研究的基础，通过课题1的研究，以实现生物质超微化学结构和空间结构的解译和揭示生物质组分分子间键合机制；课题2是本项目创新与特色思想“组分清洁分离—建立转化平台—合成新材料”的第一步，在课题1的基础上展开研究，为解决课题3、4、5研究瓶颈而设臵的，以实现生物质组分清洁温和分离体系以及组分构效关系理论的建立。课题3以课题1、2为基础，建立纤维素的溶解体系和构建纤维素高值化材料。课题4以课题1、2为基础，建立高分子半纤维素分离体系和制备半纤维素高值化材料。课题5以课题1、2为基础，阐明木质素分子活化途径，合成木质素高值化材料。课题6是对课题1、2、3、4和5实施过程中伴生产物的研究，以揭示伴生物热化学转化系统中多相流体动力学、多相传热传质规律，促进项目实施过程中低碳经济模式的建立。通过各个课题的研究，实现五年预期目标，形成生物质转化为高值化材料的理论基础与技术体系，使我国生物质资源利用和转化为高值化材料的方法与技术体系上一个新台阶，进而推动我国现有生物质材料工业的跨越式发展，逐步替代化石基合成材料，为建立大规模现代化生物质材料工业体系提供科学依据和技术支撑，使我国进入并引领生物质材料领域的国际科技前沿，保证国民经济持续稳定健康发展。
图5 各课题相互关系及各课题对解决科学问题的贡献