生物质是一种分布广泛、价格低廉的可再生资源，将其高效转化为化学品具有非常重要的意义。本课题结合绿色溶剂离子液体和高温液态水的特点，提出两条环境友好的工艺过程，在生物质转化为高附加值化学品方面开展了一系列研究。主要的研究内容和结果如下：1.研究了离子液体[MMIM][DMP]对纤维素的前处理过程。考查了纤维素在离子液体中转化的影响因素，以及离子液体与纤维素的相互作用机理。结果表明，纤维素在该离子液体中可以完全转化为水溶性物质。离子液体中的阴、阳离子与纤维素羟基能共同形成氢键，导致纤维素分子内或分子间的氢键断裂、结晶度下降，从而使其易溶于水。2.为了分离离子液体与该体系中得到的反应产物（低聚糖），我们测定了葡萄糖在离子液体与抗溶剂中的溶解度，提出抗溶剂法分离离子液体与葡萄糖的分离方法。结果证明，相对于乙腈和甲醇，乙醇是相对较好的分离葡萄糖与离子液体的抗溶剂。乙醇抗溶剂法适用于葡萄糖的初始浓度较高的离子液体体系。3.在高温液态水中，考查了超强固体酸催化剂WO₃/ZrO₂，SO₄^2- SO₄^2-/TiO)2以及两种金属共同存在的复合金属氧化物SO₄/ZrO₂-TiO₂对纤维素的催化转化。结果证明SO₄^2-/ZrO₂-TiO₂的催化效果最高，纤维素的转化率达到95.0%。但是该类催化剂的活性中心SO₄^2-在高温液态水体系中容易流失，无法重复利用。4.在高温液态水中，考查了气体酸SO₂催化剂对纤维素及其它碳水化合物的催化转化。探索了反应温度、反应时间以及SO₂浓度对纤维素转化的影响。结果显示纤维素的转化率最高可达97.3%，葡萄糖的收率为48.0%，乙酰丙酸的收率为45.0%。反应结束后，通过水蒸汽吹扫的方法很容易将SO₂回收利用，吹扫20min后，溶液中剩余的SO₂浓度低于0.01g/L（10ppm）。5.为了阐述H₂O-SO₂体系对生物质高效的催化性能，我们比较了纤维素在H₂O-SO₂体系和H₂O-H₂SO₄体系中催化转化的区别，并通过pH测定及红外光谱分析得出H₂O-SO₂体系的催化机理。结果证明，其催化机理可以分为两部分：（1）SO₂易溶于水形成H2SO3，其电离出的H+对生物质具有与硫酸催化剂相同的催化机理；（2）SO₂分子含有孤对电子，具有路易斯酸的性质，可使纤维素的氢键断裂，结构被破坏，有利于纤维素转化为葡萄糖。所以，与H₂SO₄相比，H₂O-SO₂体系有利于提高葡萄糖的收率。6.为了进一步验证H₂O-SO₂体系对生物质的催化机理，我们将H₂O-SO₂体系应用于麦秆的前处理过程，并对麦秆中半纤维素转化为木糖及木糖进一步转化为糠醛的过程进行了动力学研究。结果证明：在130oC～160oC之间，木糖的收率最高为61.06%，总糖收率最高达到93.89%。动力学研究证明，在H₂O-SO₂体系中，半纤维素转化为木糖比木糖进一步降解为糠醛的表面活化能低，因此有利于得到较高的木糖收率，抑制糠醛的产生，这对后续的酶水解具有重要的意义。