综述：化学改性木质素的制备及其在先进功能材料中的应用

这篇综述系统阐述了工业木质素通过物理、化学或生物方法改性获得高附加值产物的研究进展，重点探讨了胺化（amination）、磺化（sulfonation）、去甲基化（demethylation）等改性方法对木质素热稳定性、抗氧化性及吸附性能的调控机制，并详述了其在粘合剂、药物载体、碳基储能电极等领域的创新应用，为木质素绿色生产与高值化利用提供了重要理论依据。

　　

木质素改性的理论基础

作为植物细胞壁中富含芳香结构的天然聚合物，木质素由对羟基苯丙烷（H）、愈创木基丙烷（G）和紫丁香基丙烷（S）三种苯丙烷单元通过醚键和碳-碳键交联形成三维网络结构。其分子中的羟基（-OH）、羧基（-COOH）和甲氧基（-OCH₃
）等活性基团为化学改性提供了关键位点。量子化学计算与分子动力学模拟揭示，β-O-4键的断裂能垒为258 kJ/mol，而π-π堆叠和氢键作用能分别达到4-8 kJ/mol和15-40 kJ/mol，这些分子间作用力直接影响改性产物的机械强度与热稳定性。

化学改性方法

胺化改性：通过曼尼希反应引入氨基（-NH₂
），如采用聚乙烯亚胺交联制备的木质素基水凝胶（AL-PNIPAM）对铀酰离子的吸附容量达285.5 mg/g。但三乙烯四胺等试剂成本较高，制约工业化应用。

磺化改性：氯磺酸处理可构建具有分级孔道的碳材料（LCSA），比表面积达2265 m²
/g，其超级电容器比电容提升至336 F/g。钠木质素磺酸盐经丙酮嫁接后形成的E-LSAF树脂对Ca²⁺
的吸附效率提升1181倍。

去甲基化：HBr/LiBr体系选择性断裂芳基醚键，使碱性木质素（AL）的酚羟基含量增至6.19 mmol/g，所制环氧树脂粘合剂拉伸强度达62.5 MPa，较未改性样品提高60%。

功能化应用突破

粘合剂领域：甲酸/过氧甲酸提取的木质素（FPL）通过热压成型制备的七层胶合板，湿强度达0.99 MPa且甲醛释放量低于环保标准。氨基化木质素-铜纳米颗粒粘合剂兼具防霉性，可维持100天抗菌效果。

能源材料：微波法制备的氮掺杂木质素碳（CoFe-CoxN@NOALC）在锌空气电池中展现154 mW/cm²
的峰值功率密度，循环1500小时后效率仅衰减11.4%。

生物医学：壳聚糖-木质素复合水凝胶通过酚羟基-氨基相互作用形成三维网络，促进成纤维细胞迁移，24小时伤口愈合率提升70%。负载吡唑醚菌酯的木质素纳米载体（LNPs）可实现30%农药缓释，显著抑制真菌生长。

挑战与展望

当前改性木质素面临机械性能（如冲击强度<1.5 MPa）、热稳定性（分解温度<300°C）等瓶颈。未来需开发熔融共混等加工技术，并探索木质素-聚乳酸（PLA）共聚物在可降解包装材料的应用。通过生命周期评价（LCA）优化改性工艺，将推动这一生物质资源在"双碳"战略中的规模化应用。