随着工业发展规模的不断扩大,化石燃料的开采及应用程度不断增大,且化石燃料生长周期长达上亿年,过度的开采会使得人类在几百年间就要面临化石能源枯竭的问题。除此之外的,化石燃料的燃烧使得地球环境碳元素循环加剧,再加上地球植被破坏等原因,使得CO2等物质在大气环境的积累,进而导致温室效应的加剧,两极冰川融化,海平面上升。故清洁能源的开发和利用显得尤为重要,近年来,水力发电,风力发电,潮汐发电,光伏发电,核电等设施的建设缓解了部分能源问题,但还远远不够。对能源的高需求及日益提高的环保要求使得各行各业都要群策群力,技术攻坚。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源。生物质拥有庞大的储量,是无机环境与有机环境的纽带。因为储量庞大,来源广泛,对生物质进行能源化应用的研究有着重大的意义。木质纤维素是生物质的重要组成部分,木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分组成,其中纤维素含量高达40-80%,半纤维素次之为15-30%,木质素则为10-25%,且三者的构成单元及组成结构存在较大区别,分别对三者进行分析是很有必要的。在生物质能源化的研究中,热化学转化法以高效率、高转化率的特点备受青睐,但是也存在能耗高的弊端,研发合适的催化剂来降低能耗迫在眉睫。因室温离子液体在室温或室温附近温度下呈液体状态,具有良好的离子导电性与导热性、高热稳定性、选择性溶解力和可设计性等特点,为木质纤维素裂解技术提供了新的思路。本论文以离子液体低温催化木质素裂解机制为目标进行实验与计算研究,得出离子液体催化裂解木质素的三个机制:温度梯度分区调控机制,催化剂活性选择性调控机制与电化学调控机制。本论文的主要研究结果如下:（1）参考相关文献,进行了[Hmim]Br、[Hmim]Cl、[Hmim]PF6、[Hmim]BF4、[Hmim]Tf2N、[Hmim]CuCl2、[Hmim]FeCl4的设计合成。通过离子液体的热稳定性分析,选出了两种性能优良的功能性离子液体[Hmim]Tf2N和[Hmim]FeCl4用于后续的木质素裂解实验。并对其进行了表征分析。（2）通过[Hmim]FeCl4和[Hmim]Tf2N两种离子液体对木质素的温度梯度裂解实验研究,发现[Hmim]FeCl4的催化性能更强,而[Hmim]Tf2N催化裂解的产物种类更多,温度分区更广,每个温度梯度下都有特定产物生成,特别的是典型产物香兰素与愈创木酚出现了明显的分区,香兰素于200～260℃下生成,愈创木酚于260～320℃下生成。（3）通过在230℃下电化学强化离子液体[Hmim]Tf2N低温催化木质素裂解实验研究发现,香兰素于1～3V电压区间生成,愈创木酚于1～5V电压区间生成,存在电压强度分区的趋势。对比两者GC-MS数据发现,在峰面积的比较上,香兰素于3V时达到极大值,愈创木酚于4V时达到极大值,故可通过电压调控产物结构。（4）使用量子化学计算方法,进行木质素裂解定向调控机制研究,以β-O-4型木质素二聚体作为研究对象。通过对Cα-Cβ,C1-Cα以及β-O-4键键长与键能计算,发现实验结果与计算结果具有一致性,故存在温度梯度分区调控的可行性。通过对木质素-离子液体活性基团的配体进行结构优化,其结果为[Hmim]FeCl4催化效应更强,与实验结果一致。通过对推测反应路径的计算,发现计算结果与实验结果有所差异,分析其原因在于理想反应条件与实际状况存在差异,以及在电化学条件下,愈创木酚发生电化学氧化生成香兰素使得香兰素产量在电化学调控下大幅上升,辅助证明存在电化学调控的可行性。