随着化石资源不断消耗所引起的能源危机和环境污染，采用可再生资源制备新能源和新材料越来越受到研究者的关注。以木质纤维资源作为原料进行生物能源、化学品和材料的转化具有广阔的应用前景。由于把木质纤维资源转化成生物乙醇的过程复杂、成本较高，生物乙醇的价格难与利用石油资源生产的乙醇竞争。但从经济角度考虑，利用木质纤维资源制备新材料和化学品具有很大潜力。木质素作为木质纤维原料的主要组分，是含量仅次于纤维素的第二大天然有机物，也是储量最丰富的天然芳香化合物。木质素结构中丰富的官能团赋予木质素大量的化学反应位点，因而木质素易于通过化学改性得到化学品和材料。本研究以来源于玉米芯生物质精炼过程的工业木质素为原料，通过化学改性将其转化为三种类型木质素表面活性剂产品，并制备了新型木质素石墨烯复合湿度敏感膜和木质素石墨烯复合气凝胶材料，为木质素的高值化利用提供了新方法和新思路。主要研究内容及结果如下:　　(1)通过N，N-二甲基苄胺催化木质素和十二烷基环氧甘油醚(DGE)反应，引入亲油性长脂肪链，所得产物再用氯磺酸磺化接入亲水性磺酸根离子得到阴离子型表面活性剂SD-AL。测试结果表明，在不同的反应温度(95-110℃)中，环氧基和木质素羧基的反应为主要反应。当浓度低于0.4％时，产品SD-AL溶液的表面张力低于商业化的表面活性剂SDBS。在相同磺化条件下，DGE和木质素在110℃条件下合成的木质素表面活性剂具有最低的临界胶束浓度(CMC)5.00×10-2％，相应表面张力为29.17 mN m-1。　　(2)采用环氧氯丙烷和乙二胺对木质素进行接枝反应，合成了胺化木质素L3，中和后获得阳离子型的木质素表面活性剂L4。性能测试结果发现，L3和L4具有相似临界胶束浓度，约为1.0％，但L3起泡性和乳化性优于L4，临界胶束浓度下的表面张力分别为42.89和36.33 mN m-1。L3适于作为乳化剂，L4可以作为洗涤剂和分散剂。　　(3)通过木质素和环氧氯丙烷反应制备木质素环氧单体，并在过硫酸钾的催化下与聚乙二醇（PEG600和PEG1000）反应制备了水溶性非离子型木质素表面活性剂LPEGs，此方法可将两亲性聚乙二醇长链引入木质素的结构中。性能测试结果表明，所得产物LPEGs的临界胶束浓度为1.03％，所对应表面张力为43.30 mN m-1，具有较好的表面活性。将改性木质素所得产品用于未漂浆酶水解制备葡萄糖实验发现，PEG1000改性木质素所得产品LP1000140对酶水解产率得到明显提高，相对于空白实验组，酶水解产率上升18.6％。生物乙醇发酵实验表明，所合成木质素表面活性剂对酵母发酵能力无负面影响，相对于空白实验组，乙醇产率提高23.6％。　　(4)在常压下木质素进行磺化制备了水溶性的木质素磺酸钠(LS);采用定向流动自组装法，制备了LS-还原氧化石墨烯(rGO)柔性木质素-石墨烯湿度敏感薄膜(rGO/LS)。其中LS作为水分子接收敏感层，rGO作为阻抗变化传导层。结果表明，rGO含量为3％的rGO/LS薄膜在相对湿度为97％的响应度为298.0％，响应值是传统湿度传感器的10倍，相对于纯rGO薄膜响应度提高将近4个数量级。同时在不同湿度（从22％到97％ RH）的切换测试中发现，rGO/LS薄膜对湿度敏感具有低滞后和循环性能稳定等优点。所合成rGO/LS薄膜可作为贴于皮肤的湿度敏感器，用于快速检测人体呼吸频率。这种造价低廉、制备简单和可方便携带的湿度敏感器将会给木质素带来很大的应用潜能。　　(5)通过木质素和氧化石墨烯的水热处理，制备了木质素-石墨烯复合气凝胶(LGA)。LGA气凝胶具有优越的物理性质，如超低密度（体积密度为3.0 mg cm-1）、高疏水性（水滴接触角为127°）和大孔结构分布(孔径分布为50-200μm)等。木质素-石墨烯复合气凝胶对不同油类和有机溶剂吸附性能可达到自身重量的167到350倍。将LGA气凝胶在N2氛围中进行碳化后，进行了吸附油类和有机溶剂试验。结果表明，碳化LGA对油类和有机溶剂的吸附倍数可达自身重量的254到522倍。所合成的木质素-石墨烯复合气凝胶在石油泄漏和工厂有机溶剂泄漏等应急处理具有重要的应用价值。