随着世界能源和环境问题的日渐突显，如何合理开发可再生、对环境友好的新能源已经成为人类进入21世纪以后面临的重要挑战。生物质资源以储量巨大、可再生、碳零排放及利用技术日趋成熟等优势作为能源和化工原料的重要来源的潜质，已经受到社会各界的广泛重视。生物质热解技术是生物质利用的重要手段。热解产物包含液体（生物油）、气体（可燃气）、固体（焦碳）三种形态。液体生物油具有易存储、易运输、能量转化率高和能提供某些高价值的化工原料等诸多优点。木质素是仅次于纤维素的生物质重要组成成分，其热裂解特性很大程度上体现出生物质整体的热解规律，研究其热解机理有助于理解生物油的性能及其形成机理。为了从分子层面探索木质素的热解机理，本文采用分子模拟中的量子化学计算方法，对木质素热解过程中主要产物的形成机理进行了理论研究。主要研究内容及成果如下：以木质素二聚体苯乙基苯基醚（Phenethyl Phenyl Ether）作为模型化合物，设计了10条可能的热解反应路径，包含2个协同机理反应和8个自由基机理反应。借助Gaussian03软件包中考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/6-31G(d)方法对这10条反应路径在不同温度下进行热力学和动力学计算。结果表明，所有10个反应都是吸热反应。热力学分析及动力分析学均优先支持协同反应机理的反应路径Path9和Path10，其速控步的反应能垒分别为60.1kcal/mol和52.8kcal/mol。针对苯乙基苯基醚最初的4种断键方式，得到4条较优反应路径。这4条路径按照动力学支持的优先顺序排列如下：Path2>Path4>Path7>Path6。由此可以推断木质素热解的主要产物是苯乙烯、苯酚，以及由苯氧基、苯甲基、苯基和氢自由基等自由基团相互结合而成的化合物。以愈创木酚（Guaiacol）为木质素单体模型化合物，针对愈创木酚苯环上甲氧基的热解设计了5条热解反应路径。Path1是愈创木酚苯环上的甲氧基官能团发生均裂的反应，Path2、Path3、Path4是愈创木酚脱去苯环上的甲氧基官能团的反应，Path5是愈创木酚苯环上的甲氧基官能团发生重组生成聚合及碳化反应的中间体o-苯醌甲基化合物的反应。运用密度泛函理论B3LYP/6-31G++(d,p)方法对所设定的5条愈创木酚甲氧基官能团的热解反应路径在不同温度下进行了热力学及动力学分析。这5条反应路径的热力学分析结果和动力学分析结果完全一致。结果表明，这5条反应路径除了Path3为放热反应外，其余4条均为吸热反应。按照热力学及动力学分析结果，把所有反应路径按照优先次序排列如下：Path3>Path1>Path4>Path2>Path5。在愈创木酚发生去甲氧基的反应Path2、Path3、Path4中，分析结果首先支持Path3，其次是Path4，最后是Path2。这说明在甲氧基与苯环连接处加氢有效降低了甲氧基与苯环连接键的键能。Path5从分子层面揭示了木质素及其模化物在其热解过程中得到的聚合及碳化反应的中间体o-苯醌甲基化合物可能的生成路径。