木质素基电材料的制备及其电化学特性
1.研究的目的和意义
纤维素、半纤维素和木质素相连组成高等维管束植物体，其中的木质素是仅次于纤维素的天然芳香族聚合物，是一种富含大量羟基、三维网状、以苯丙烷单体通过beta;-O-4、beta;-beta;、beta;-5、5-5等共价键连接而成的非结晶性可再生有机能源。木质素可以直接从一年生草本组织和高等植物组织（软木和硬木）中分离，起到硬化细胞壁、防止生物降解、水分输送以及抗压等作用。然而，因植被种类的不同，木质素的含量也有所差异。与草本植物相比较而言，木本植物中木质素的含量相对高一些。
在目前工业的发展阶段，在农业废弃物和工业废水中找到了大量的木质素，尤其在制浆造纸行业所排出的黑液就包含了大量木质素。由于缺乏利用木质素高效、完善的技术，这些木质素仅仅只有极少数被作为有机化学资源，被应用于生产分散剂、胶黏剂、抗氧化剂和表面活性剂等产品。然而绝大部分在制浆碱回收工艺段，将木质素燃烧来获取热能。这种做法对于木质素来说是极大的浪费，不仅造成河水和空气污染，更是减少了企业利益，对国家经济发展十分不利。随着国内外科学技术的提高和保护环境的意识逐渐增强，越来越多的研究人员响应国家保护环境的号召，经过一系列的研究的开展使得木质素变废为宝。因此，探索木质素的最新利用途径成为国内外环保人士的重中之重。
现阶段用于生产电材料的原料普遍存在导电效率不高、原料成本昂贵、不可回收利用以及来源地受限等缺点。随着现代工业的迅猛发展，导致不可再生能源加急开采，世界开始出现能源危机。为保证工业不受制约、经济平稳发展，找寻绿色低成本、可持续能源迫在眉睫。本次研究利用传统工农业废弃物木质素及其衍生物，通过材料化技术制备高性能电材料。将木质素通过材料化技术制备成碳量子点和苯醌类化合物，并使用仪器测量碳量子点修饰钠电极的电化学性能以及苯醌类化合物的电子传递特性表征。从而得到高性能、低成本、无污染的木质素高附加值材料。不仅解决环境污染问题，而且有效利用了木质素，为工业朝着绿色发展开辟途径。
2.国内外同类研究概况
2.1木质素的概述
2.1.1 木质素的结构和性能
木质素的化学分子式是（C11H34O11）n，化学结构复杂而难以测量，其主要的化学元素是碳、氢、氧，分子量因物种的不同而异，通常分子量从一千到一万左右。木质素是自然界中含丰富芳香族和多元醇的天然三维网状的第二大生物高聚物。在植物细胞壁内，木质素是一种以苯丙烷单体通过 beta;—O—4、beta;—beta;、beta;—5、5—5 等共价键连接形成的网状结构高分子聚合物[1]。木质素中的苯基丙烷类主要由对羟基苯基丙烷单元（H）、愈创木基丙烷单元（G）和紫丁香基丙烷单元组成。但是，在不同种类植物中，被发现木质素的基本组成结构单位不完全相同。针叶木类植物中的木质素主要由愈创木基丙烷单元组成，阔叶木类木质素则由愈创木基丙烷单元和紫丁香基丙烷单元2种结构单元随机连接形成，而在草本植物中，3种苯基丙烷类结构单元均存在[2]。
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