煤炭,石油和天然气等化石燃料的可用性和可持续性的限制,以及其使用对生态环境的负面影响,迫使许多研究人员在可再生原料的基础上开发新的环境友好型工艺。木质纤维素生物质,地球上可再生且存储量巨大但利用率不高的一种可再生能源。它被认为是替代燃料,燃料添加剂和精细化学品生产的化石资源最具吸引力的替代品之一。纤维素仅由无水葡萄糖单元组成,纤维素是结晶的,木质素是一类复杂的,交联的三维生物聚合物,其是具有相对疏水和芳香性质的苯基-丙烷单元。将木质纤维素转化为类似石油的燃料是开发生物质燃料技术的一个非常具有挑战性但又具有吸引力的途径。已经在木质纤维素的液化,热解和气化中进行了许多尝试以产生燃料或中间化学品。本实验采用水热碳化方法研究了层状硅酸盐矿物蒙脱石、伊利石存在下催化的微晶纤维素、木质素的水热碳化生成类似干酪根的水合物。纤维素、木质素的水热碳化是一个复杂的过程,受温度、时间、压力和催化剂等的影响。蒙脱石、伊利石的片层状结构以及其所具有的Lewis酸和Bronsted酸性位使其可以作为有效的催化剂催化反应的进行,对水热碳化过程中的异构化、芳香化、聚合缩合等反应具有催化作用。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、元素分析仪等表征手段对样品的晶体化学结构和形貌特征等进行了表征。结果表明:单独的微晶纤维素、木质素的水热碳化导致具有III型干酪根样结构的水合物生成;而在粘土矿物蒙脱石、伊利石存在下,微晶纤维素的热液碳化产生的水合物-矿物质复合物具有II型干酪根样结构,当没有加入粘土矿物蒙脱石和伊利石时,A因子值在0.301-0.349之间,;当加入粘土矿物蒙脱石和伊利石后,固体产物的A因子值增大,范围在0.4~0.55之间;粘土矿物蒙脱石、伊利石存在下在水热碳化反应中作为催化剂和吸附剂。进一步改进蒙脱石、伊利石辅助生物质转化为更易于生油、生气的干酪根样固体产品可能是获得生物燃料和化学品的另一种有效途径。