1. 研究目的与意义
随着化石资源的日益短缺，在出现能源短缺问题的同时，以化石资源为基础的化学品的短缺问题也随之而来，利用植物生物质基材料补充石油基高分子材料变得日益重要。〖1〗木质素是一种在自然界中含量高的天然高分子物质，我国木质资源丰富，但这一资源优势还没有转化为产业优势，仅有非常少量的木质素用于工业生产。麦秸酶解制生物燃料乙醇时就有大量的酶解木质素得不到充分的利用。纳米材料的比表面积大，表面活性高，将木质素加工到纳米级别能有效地改善其一部分基本特性，木质素含有较高的碳元素含量，可以用来制备碳素材料，还有各种羟基和醚键等含氧基团，使交联反应更容易发生，因此木质素纤维的稳定化处理比其它原料来源的纤维用较低的温度以及较短的处理时间即可。以木质素为原料制备碳纤维及纳米碳纤维有可能为木质素的高值化利用开辟一条崭新的途径。木质素本身是绿色天然材料，具备纺丝的潜质，但仅靠其自身难以纺丝，所以可以用麦秸酶解木质素通过静电纺丝法制备纳米碳纤维。
2. 国内外研究现状分析
纳米碳纤维，依其结构特性可分为纳米碳管即空心纳米碳纤维和实心纳米碳纤维。目前已经发展成熟的制备纳米碳纤维的技术主要为气相沉积法（CVD）和静电纺丝法。CVD法是在催化剂表面气相生成CNFs，可以制出高纯CNFs，但纳米级催化剂颗粒制备困难，一般颗粒直径较大。况且，反应之后，金属离子残留于纳米碳纤维中，难以完全除去，影响到纳米碳纤维的利用，而静电纺丝法制备的纳米碳纤维纯净，连续，工艺简单，但受到设备限制，难以低成本大批量制备。Lallave将硬木质素溶在乙醇溶液中，在室温下用同轴静电纺丝法获得了实心和空心的微纳米纤维，许园用对苯二甲酸丁醇脂（PBT)与木质素进行共混再碳化得到纳米碳纤维（木质素与高分子共混），马晓军等利用木材苯酚液化物加入六次甲基四胺等调制纺丝液，在合适的温度下高压静电纺丝制得纳米级纤维，然后将这些纤维再盐酸与甲醛溶液中加热固化，最终获得强度较高的纳米纤维。纳米碳纤维密度小，强度及模量高，纤维细而柔软，导电导热性和射线透过性及电磁屏蔽性好，热膨胀系数小，耐高温，耐腐蚀，抗蠕变，不沾润在熔融金属中，对生物体有适应性，所以在复合材料（包括增强，导电及电磁屏蔽添加剂等），门控扬发射器，电化学探针，电极材料，催化剂载体，存储材料，高效吸附剂等领域都有潜在的应用前景。
3. 研究的基本内容与计划
以生物燃料乙醇制备所得废料麦秸酶解木质素为原料，采用静电纺丝方法制备酶解木质素基碳纳米纤维，研究麦秸酶解木质素基纳米纤维的静电纺丝工艺和碳化工艺，分析酶解木质素基碳纳米纤维的结构与性能，探讨工艺参数对碳纳米纤维性能的影响，以获得较优的酶解木质素基碳纤维制备工艺参数。具体研究内容包括：
1、研究麦秸酶解木质素静电纺丝制备纳米纤维的工艺
2、研究麦秸酶解木质素基纳米纤维的碳化工艺
4. 研究创新点
能够有效利用麦秸酶解剩余物酶解木质素，充分做到变废为宝，实现增值利用
