馬明國，袁 琪

（北京林業(yè)大學 材料科學與技術學院,北京 100083）

木質(zhì)素是自然界可再生的復雜酚類聚合物，其結構復雜，富含多種活性基團，可以進行多種化學反應。工業(yè)木質(zhì)素主要來自于造紙副產(chǎn)物，來源廣泛，成分復雜，價格低廉。木質(zhì)素可以轉(zhuǎn)化為能源、化學品及功能材料，部分替代化石類產(chǎn)品[1-3]。Li等[4]利用溶劑熱法制備了具有較好熒光性能的木質(zhì)素基碳/磷酸鈰納米復合材料。Li等[5]通過有機酸萃取工藝獲得木質(zhì)素，制備出天然廣譜防曬用品?；谀举|(zhì)素得到的產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗氧化和抗紫外線性能，因此木質(zhì)素是潛在的防曬化妝品天然原料。Liu等[6]綜述了木質(zhì)素的生物活性以及各種木質(zhì)素基復合材料在藥物、基因傳遞和生物成像中的應用。隨著木質(zhì)素化學、預處理和加工技術的發(fā)展，木質(zhì)素的抗氧化活性、抗菌活性、生物相容性、光學性能、金屬離子螯合和氧化還原活性等諸多生物醫(yī)用性能為木質(zhì)素材料在生物醫(yī)用領域中的應用提供了可能性。探索木質(zhì)素的功能化、資源化、高值化以及循環(huán)利用的新途徑，對生物質(zhì)行業(yè)的發(fā)展以及實現(xiàn)“碳達峰碳中和”具有重要的理論意義和實際價值[7-8]。

宋國勇[9]綜述了“木質(zhì)素優(yōu)先”策略下林木生物質(zhì)組分催化分離與轉(zhuǎn)化研究進展，結合苯酚單體產(chǎn)率、選擇性、木質(zhì)素脫除率及碳水化合物保留率等主要參數(shù)討論了催化劑、溶劑以及生物質(zhì)原料等對“木質(zhì)素優(yōu)先”策略的影響，并從生物質(zhì)原料適用性、催化劑成本及重復使用性、降解苯酚產(chǎn)物的分離與應用等3個方面分析了該策略面臨的挑戰(zhàn)，展望了未來發(fā)展方向。最近，Deng等[10]從形態(tài)、微結構和性能等方面比較了亞微米木質(zhì)素、納米木質(zhì)素和傳統(tǒng)木質(zhì)素的差異，認為尺寸減小的納米木質(zhì)素具有顯著提高的性能和潛在應用前景。Shi等[11]綜述了基于木質(zhì)素的碳材料的合成、結構和應用，分別從碳材料、碳纖維、活性炭、多孔碳、碳量子點以及碳氣凝膠等多個方面進行了總結，并對比了靜電紡絲、干紡和濕紡在制備基于木質(zhì)素的碳材料中的應用。Ma等[12]介紹了多功能木質(zhì)素基復合材料的應用進展，從木質(zhì)素水凝膠、酚醛樹脂膠黏劑、木質(zhì)素基絮凝劑和木塑復合材料4個方面進行了歸納比較，并針對多功能木質(zhì)素基復合材料的發(fā)展提出了5個方面的建議。

在本文中，筆者簡要介紹了木質(zhì)素的分離、結構與基本性質(zhì)，綜述了近年來基于木質(zhì)素的多功能材料的研究進展。從能源、環(huán)境、傳感以及碳達峰碳中和等不同方面總結了木質(zhì)素的應用，并對存在的問題和潛在的發(fā)展方向提出了建議，以期對木質(zhì)素的資源化、功能化和高值化利用提供借鑒和參考。

1 木質(zhì)素的分離、解聚與結構

木質(zhì)素源自β-香豆醇、松柏醇和芥子醇3種芳香醇前體，構成對羥苯基、紫丁香基和愈創(chuàng)木基3種非晶態(tài)無序結構木質(zhì)素。在生物質(zhì)中，木質(zhì)素與纖維素、半纖維素之間相互連接，形成木質(zhì)素?碳水化合物復合體(Lignin-Carbohydrate Complex，LCC)。因此，木質(zhì)素的分離對拓展其應用顯得尤為重要?，F(xiàn)有研究表明，不同生物質(zhì)種類、部位以及生長情況具有不同結構和含量的木質(zhì)素。此外，木質(zhì)素的結構同時受到連接鍵和分離方法的影響，得到完全不受破壞的木質(zhì)素比較困難。一般來說，木質(zhì)素降解后可以形成低聚物、二聚物、單體和碳水化合物等多種成分。

在木質(zhì)素降解為單體的過程中，催化劑起到至關重要的作用。Rh、Pt、Ru、Pd、Ni等一系列金屬催化劑常用于木質(zhì)素氧化合成及還原降解[13-16]。宋國勇課題組基于“木質(zhì)素優(yōu)先”降解策略，利用 Pd/C 催化劑、甲醇以及 H2催化反應體系優(yōu)先降解生物質(zhì)原料中的木質(zhì)素為酚類單體[16]。研究發(fā)現(xiàn)，當氫氣壓力為3 039 kPa 時，在 240 ℃下反應 4 h，木質(zhì)素酚類單體得率可達 49.8 %。此外，該課題組還利用鉬基金屬負載型催化劑催化降解木質(zhì)素，制備得到高得率和高選擇性的木質(zhì)素醇單體及其衍生物[14]。在堿體系中利用Ru/C 催化木質(zhì)素選擇性制備丙基取代產(chǎn)物和乙基取代產(chǎn)物[15]。該催化體系可以使乙基取代產(chǎn)物的單體選擇性達到44%。

木質(zhì)素的分離方法很多，一般包括硫酸鹽法、亞硫酸鹽法、燒堿法以及有機溶劑法等[17]。按照分類的不同，也可以分為堿法、酸法、有機溶劑法、離子液體法等。不同分離方法溶出機理不同，得到的木質(zhì)素結構自然差異較大，進而對其化學性質(zhì)也影響較大。例如，通過二氧六環(huán)結合球磨的方法可以提取木質(zhì)素組分，得到原本木質(zhì)素[18]。在添加有機溶劑的情況下球磨導致木質(zhì)素β-O-4結構斷裂，分子結構發(fā)生縮合反應[19]。利用濃硫酸水解原料中的多糖，可以分離得到Klason木質(zhì)素[20]；利用濃鹽酸溶解多糖，可以分離得到鹽酸木質(zhì)素[21]；堿法處理可以分離得到較純的木質(zhì)素組分。硫酸鹽木質(zhì)素結構變化大，亞硫酸鹽分離得到的木質(zhì)素磺酸鹽含硫量高，有機溶劑分離得到的木質(zhì)素縮合結構少[22-23]。

木質(zhì)素分子量從幾千到幾萬不等，呈多分散性；結構中存在甲氧基、醚鍵、酚羥基等多種極性基團，化學反應活性明顯，可以發(fā)生一系列化學反應。此外，木質(zhì)素碳含量高，具有一定的生物可降解性，溶解性隨著分離方法不同差異顯著。

2 多功能木質(zhì)素材料的應用研究進展

木質(zhì)素是纖維素工業(yè)的主要副產(chǎn)物，可作為環(huán)氧樹脂、橡膠及熱塑性塑料等添加劑，也可以作為高分子原料和動物飼料添加劑[24]。木質(zhì)素的分子結構中存在的芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共軛雙鍵等活性基團可以進行氧化、還原、醇解、磺化、烷基化、縮聚或接枝共聚等化學反應[25]。木質(zhì)素通過熱化學轉(zhuǎn)化可以制備酚類單體化學品[26-27]。以木質(zhì)素為原料，可以制備環(huán)保型酚醛/脲醛樹脂膠黏劑[28]、表面活性劑[29]、染料分散劑[30]、紫外防護劑[31]、緩控釋肥料[32]、可降解薄膜[33]等各類產(chǎn)品?；谀举|(zhì)素可以制備多功能復合材料，結合木質(zhì)素和其他材料的優(yōu)點，在能源、環(huán)境、傳感以及碳達峰碳中和等諸多領域具有潛在應用前景。

2.1 木質(zhì)素在能源領域中的應用

木質(zhì)素在能源領域特別是在可充電電池和超級電容器領域中具有一定的應用前景。木質(zhì)素的引入不僅可以提高材料充放電性能，而且可以降低成本，有助于獲得可持續(xù)和更綠色的能源裝置[34]。

Park等[35]將化學交聯(lián)木質(zhì)素水凝膠與靜電紡聚丙烯腈納米纖維電極相結合，制備出木質(zhì)素基柔性超級電容器。木質(zhì)素基水凝膠具有較高的離子導電性和機械完整性、良好的電荷儲存能力和動力學特性。研究結果表明，該器件具有129.23 F g?1的高電容，10 000次循環(huán)后電容保持率為95%，在不同彎曲角度下仍然具有良好的柔韌性和耐久性?？稍偕嵝猿夒娙萜骶哂械淖畲竽芰棵芏葹?.49 Wh kg?1，功率密度為2.63 kW kg?1。Liu等[36]以木質(zhì)素為碳源，通過靜電紡絲結合煅燒的方法制備出了氮摻雜的聚丙烯腈/聚苯胺納米碳纖維。制備的碳纖維孔徑分布均勻，石墨化程度高，比表面積達483.1 m2g?1，氮摻雜量為6.31%。納米碳纖維離子擴散路徑短，電子傳輸效率高，在1 A g?1電流密度下最高比電容達到199.5 F g?1；經(jīng)過1 000次充放電循環(huán)后，仍然具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，電容保持率為82%

采用綠色簡便的原位碳化技術可制備出比表面積大、導電性好的多孔木質(zhì)素碳納米片[37]。所得到的多孔木質(zhì)素碳納米片在1.0 A g?1電流密度下表現(xiàn)出非常高的比電容(320 F g?1)和長循環(huán)穩(wěn)定性(在5.0 A g?1電流密度下10 000次循環(huán)后仍然保持93.5%)。在PVA/KOH凝膠電解質(zhì)中組裝成對稱的超級電容器時，在0.5 A g?1電流密度下也顯示出274 F g?1的高比電容，具有優(yōu)良的倍率性能(9.75 Wh kg?1)和高比能密度(6 157.9 W kg?1)。

Jha等[38]以MnO2沉積的活性炭和木質(zhì)素為底物，采用水熱法制備了一種用于柔性電子領域的固態(tài)、輕型、低成本的超級電容器。2 000次循環(huán)后，在6.01 mA g?1下獲得的比電容為5.52 mF cm?2。1 000次循環(huán)后的容量保留率為98.7%，2 000次循環(huán)后為97.5%。最大能量密度為14.11 Wh kg?1，功率密度為1 kW kg?1，庫侖效率為98%。Titirici等[39]通過單軸壓縮制備了高密度的木質(zhì)素衍生碳納米纖維超級電容器。在0.1 A g?1電流密度下，器件的體積比電容達到130 F cm?3，能量密度達到6 Wh L?1，優(yōu)于大多數(shù)商業(yè)和實驗室制備的多孔碳，有助于制備高效超級電容器。

最近，Liu等[40]總結了木質(zhì)素基電極在超級電容器和可充電電池等儲能領域中的應用進展，分析了木質(zhì)素基電極在鋰離子電池、Li-S電池以及氧化還原液流電池中的差異性，并建議在非金屬離子摻雜、孔隙率調(diào)控以及循環(huán)穩(wěn)定性等方面開展深入研究，開拓木質(zhì)素在能源領域中的應用新途徑。

2.2 木質(zhì)素在環(huán)境領域中的應用

近年來，低成本高性能的木質(zhì)素吸附材料在環(huán)境領域尤其是水處理中的應用受到了廣泛關注(見表1)[41]。木質(zhì)素衍生的活性炭已被用于吸附空氣污染物、有機染料、有機物和重金屬[42]。

表1 基于木質(zhì)素吸附材料在環(huán)境領域中的應用Table 1 Summary of the separation and purification of hemicellulose from wheat straw

李因亮等[43]制備了具有磁性的木質(zhì)素基空心微球(見圖1)。研究結果表明，磁性的木質(zhì)素基空心微球?qū)喖谆{(31.2 mg g?1)和羅丹明B(17.6 mg g?1)具有較好的吸附性能，吸附動力學和吸附等溫線符合擬二階方程和Langmuir模型。經(jīng)過3次吸附脫附循環(huán)后，去除率仍能達到98%以上。因此，低成本、高吸附性、可重復使用的磁性木質(zhì)素空心微球吸附劑在廢水處理中具有較大的應用潛力。Ma等[44]采用沉淀碳化法合成了磁性木質(zhì)素基碳納米顆粒，對甲基橙的吸附符合Langmuir模型和擬二階方程，化學吸附為速率控制步驟，最大吸附量為113.0 mg g?1。

圖1 具有磁性的木質(zhì)素基空心微球:(a),(c)未改性的落葉松木質(zhì)素和(b),(d)楊樹木質(zhì)素[43]Fig.1 TEM and SEM images of lignin hollow microspheres prepared with (a),(c)unmodified larch and (b),(d)poplar lignin[43]

Meng等[48]以木質(zhì)素為原料，通過微波、超聲波以及紫外輻照等方法制備了吸附劑。作者系統(tǒng)研究了木質(zhì)素類型、活化劑濃度、活化劑類型以及制備方法對材料形態(tài)、熱穩(wěn)定性和比表面積的影響。實驗結果表明，木質(zhì)素基吸附材料比表面積最高可達765.3 m2g?1，在染料吸附以及廢水處理方面具有一定的應用前景。

陳雪等[16]以工業(yè)堿木質(zhì)素為原料，通過酚化和磺化對其進行改性，使用一鍋法制備木質(zhì)素基陽離子交換樹脂用于廢水中重金屬離子的吸附。研究發(fā)現(xiàn)，磺化試劑用量越大，樹脂的溶脹能力越高，對Pb(II)的吸附能力達到 167.2 mg g?1。

司傳領課題組在木質(zhì)素應用于環(huán)境領域方面做了系統(tǒng)的研究，取得了一系列研究成果。以竹材木質(zhì)素為原料，通過接枝丙烯酸對硫酸鹽木質(zhì)素進行改性，提高了對苯胺的吸附能力[45]。研究表明，改性木質(zhì)素接枝共聚后對苯胺的吸附能力達到89.9 mg g?1，最大單層吸附容量為108.7 mg g?1。吸附過程遵循擬二階動力學，活化能為10.22 kJ moL?1。此外，具有磁性的堿木質(zhì)素/多巴胺納米復合材料可以通過物理吸附和化學吸附有效去除Cr(III)[46]，對Cr(III)的最大吸附量為44.6 mg g?1。該復合材料具有靈敏的磁響應性(24.6 emu g?1)，有利于復合材料的回收(2 min內(nèi)回收率超過90%)和多次重復利用。在此基礎上，采用一步法合成了硅烷化胺化木質(zhì)素，探討了其在水溶液中對剛果紅和Cu(II)離子的吸附能力[49]。研究證實，制備的胺化木質(zhì)素具有較高的分子量、熱穩(wěn)定性、耐水性和耐有機溶劑性能。吸附實驗表明，胺化木質(zhì)素在初始pH值下均能完全去除剛果紅和Cu(II)離子，其吸附基于靜電吸附和絡合作用，吸附等溫線和動力學符合Langmuir方程和擬二階方程，是一種很有潛力的廢水處理吸附劑。木質(zhì)素分級是降低木質(zhì)素非均質(zhì)性、提高木質(zhì)素作為陽離子染料吸附劑的吸附和回收性能的有效途徑。最近，該課題組在95%和80%乙醇溶液中分步溶解、酶解木質(zhì)素得到3個木質(zhì)素亞區(qū)[47]。研究結果表明，80%乙醇不溶性木質(zhì)素對亞甲基藍的吸附量最高，達到396.9 mg g?1。吸附動力學和吸附等溫線表明，80%乙醇不溶物的最大單分子層吸附容量為431.1 mg g?1。

2.3 木質(zhì)素在傳感器中的應用

柔性力學傳感器可以在外界刺激下發(fā)生形變，將機械信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。柔性力學傳感器包括壓阻型、電容型、壓電型以及摩擦電型等不同類型。木質(zhì)素在柔性力學傳感器領域具有一定的應用前景，可以作為相關的基質(zhì)材料。

Chokkareddy等[50]制備了由多壁碳納米管、納米氧化銅和木質(zhì)素聚合物組成的納米復合材料電化學傳感器。該傳感器的線性響應范圍為5～55 μmol/L，檢測限為0.012 5 μmol/L，定量限為0.263 1 μmol/L，可以應用于咖啡中綠原酸含量的分析。Yun等[51]以碳化木質(zhì)素為導電粒子，海藻酸鈉為交聯(lián)劑，制備超高靈敏度柔性電阻濕度傳感器。研究結果表明，在97%的相對濕度下，復合膜的最大響應率為502 895.40%。此外，復合膜具有超高的靈敏度和低的遲滯性；在11%～97%的相對濕度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的重復性，可以作為濕度傳感器。

Wang等[52]也以聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)/磺化木質(zhì)素為載體，水/甘油二元溶劑為分散介質(zhì)，聚丙烯酸為骨架，制備得到具有生物相容性、自皺性、抗凍性和可伸縮性有機水凝膠耐磨傳感器。有機水凝膠傳感器不僅能感知肢體的運動，還能感知微弱的脈搏和喉嚨的振動，可用于心電圖和肌電圖的生理信號檢測。此外，該課題組還制備了木質(zhì)素和纖維素衍生物誘導的水凝膠[53]，該材料具有非對稱黏附性、高強度和導電性，可用于可穿戴生物電極和自供電傳感器。水凝膠傳感器具有穩(wěn)定的傳感性能和自適應耐磨性，協(xié)同作用使得雙層水凝膠具有強大的自供電傳感能力，在可穿戴生物電極、自供電傳感器等領域具有潛在的應用前景。在此基礎上，他們也制備了定向Fe3+調(diào)控的木質(zhì)素磺酸鈉摻雜的聚丙烯酸(PAA)水凝膠[54]，可以應用于壓力傳感器。水凝膠具有均勻的黏附力，黏附強度達到30.5 kPa，導電性達到0.45 S m?1，拉伸性高達2 250%，低壓縮模量為20 kPa。不對稱黏附水凝膠能很好地粘附在人體皮膚上，組裝的水凝膠壓力傳感器表現(xiàn)出優(yōu)異的抗干擾性和耐磨舒適性。

Nan等[55]以堿性木質(zhì)素為有機組分，銀納米粒子為無機組分，制備出木質(zhì)素/銀雜化納米材料(見圖2)。木質(zhì)素與銀納米顆粒的相互作用，不僅減少了銀納米顆粒的釋放，而且在木質(zhì)素中生成了動態(tài)穩(wěn)定的半醌自由基。在與聚乙烯醇(PVA)基體復合后，木質(zhì)素/銀雜化納米材料提供了氫鍵，促進了電子的傳遞。由于其結構特點和氨的成孔效應，該水凝膠具有優(yōu)異的壓縮性、壓力敏感性和信號響應穩(wěn)定性。該研究為基于木質(zhì)素的納米復合水凝膠壓阻式傳感器提供了一種綠色的設計策略。

圖2 (a)PVA/Lig-Ag水凝膠的掃描電鏡圖像；PVA/Lig-Ag水凝膠中(b)碳和(c)銀的元素面掃描圖；(d)PVA水凝膠、(e)PVA/Lig-Ag水凝膠和(f)PVA/Lig-Ag-RN水凝膠的掃描電鏡圖像[55]Fig.2 (a)FE-SEM image of PVA/Lig-Ag hydrogel Element mapping of (b)carbon and (c)silver for PVA/Lig-Ag hydrogel.SEM images of (d)PVA hydrogel,(e)PVA/Lig-Ag hydrogel and(f)PVA/Lig-Ag-RN hydrogel [55]

2.4 木質(zhì)素對碳達峰碳中和的意義

為應對氣候變化，我國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”(簡稱“碳達峰碳中和”)等目標。做好“碳達峰碳中和”工作是“十四五”規(guī)劃的重要內(nèi)容。二氧化碳排放峰值和中和目標的設定對我國工業(yè)產(chǎn)生深遠的影響，對產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化和低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義[56]。研究結果表明，“碳達峰碳中和”對高碳排放行業(yè)具有顯著的抑制作用，對低碳排放行業(yè)具有較強的促進作用。包括木質(zhì)素在內(nèi)的生物質(zhì)行業(yè)具有綠色低碳的特點，是“碳達峰碳中和”的重要內(nèi)容。探索木質(zhì)素在“碳達峰碳中和”中的應用，對生態(tài)文明建設具有重要的意義。

Nwachukwu等[57]研究了森林生物質(zhì)在鋼鐵工業(yè)中的利用，包括生物質(zhì)原料、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術和生物質(zhì)產(chǎn)品的分配，以減少鋼鐵工業(yè)中化石燃料二氧化碳的排放。研究結果表明，在現(xiàn)有的鋼鐵生產(chǎn)技術中，最大限度地利用生物質(zhì)產(chǎn)品可減少43%的二氧化碳排放。Quacoe等[58]剖析了生物質(zhì)利用效率與二氧化碳排放和經(jīng)濟增長之間的關系?；?990～2016年期間世界銀行的數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)利用顯著降低了我國的二氧化碳排放量，建議通過優(yōu)先考慮生物質(zhì)利用和生物技術創(chuàng)新，實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。Bauer等[59]認為利用生物質(zhì)原料替代化石燃料可以有效地去除大氣中的碳，減少化石燃料排放的二氧化碳。

Sulaiman和Abdul-Rahim[60]研究了在1980～2015年期間，清潔的生物質(zhì)能是否降低了非洲經(jīng)濟體的二氧化碳排放問題。研究結果表明，使用清潔的生物質(zhì)能在長期內(nèi)會減少二氧化碳的排放，短期內(nèi)對二氧化碳排放的影響不大。提高生物質(zhì)能在大規(guī)模生產(chǎn)過程中的比重，可以同時實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量改善和經(jīng)濟增長。建議非洲國家加強清潔生物質(zhì)能的生產(chǎn)和使用，以替代生產(chǎn)過程中大量使用的化石燃料。Dessbesell等[61]探討了全球木質(zhì)素市場供應概況和硫酸鹽木質(zhì)素作為石油基聚合物替代品的潛力。從2014年到2018年，硫酸鹽木質(zhì)素產(chǎn)量增長了150%，硫酸鹽木質(zhì)素可以用來生產(chǎn)最具市場應用價值的生物酚。苯酚和多元醇在全球范圍內(nèi)的增長為生物聚合物提供了機會。針對木質(zhì)素的技術和經(jīng)濟優(yōu)化為其作為石油基聚合物替代品提供了可能。Li等[62]研究認為，在不采取任何碳減排措施的情況下，到2030年中國碳排放總量將達到53 061萬噸；加大研發(fā)投入、推廣節(jié)能建筑、實施碳交易等措施具有良好的減碳效果；中國碳排放總量在2030年前可達到峰值，2029年達到30 877萬噸。

3 結論與展望

基于木質(zhì)素的多功能材料在能源、環(huán)境、傳感以及“碳達峰碳中和”等領域取得了較大應用進展，具有重要的應用前景。相關研究豐富了木質(zhì)素的應用領域，開辟了木質(zhì)素資源化、功能化以及高值化應用的新途徑。尤其是在“碳達峰碳中和”領域，包括木質(zhì)素在內(nèi)的生物質(zhì)資源來源廣泛、性能優(yōu)異、作用巨大、前景廣闊，能夠發(fā)揮出資源優(yōu)勢。

基于木質(zhì)素的多功能材料雖然取得了一些進展，但仍然存在諸多問題。首先是木質(zhì)素結構復雜，受原料種類、生長年份、預處理方法等諸多因素影響，得到具有穩(wěn)定結構的木質(zhì)素仍然存在問題。甚至可以說，木質(zhì)素是一類酚類聚合物的集合體，其概念仍然有待厘清。木質(zhì)素的預處理方法較多，但適合工業(yè)化生產(chǎn)的方法仍然較少，諸多研究技術仍然停留于實驗室研究階段，無法大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)木質(zhì)素由于原料和工藝差異，重復性差，限制了其應用。木質(zhì)素的資源化、功能化以及高值化是提高木質(zhì)素附加值的重要方式和手段。人們對木質(zhì)素多功能材料在能源、環(huán)境、傳感以及“碳達峰碳中和”等領域進行了一些研究，但其作用機理有待進一步探索，尤其是構建木質(zhì)素結構與功能材料性能的有機聯(lián)系是今后的研究重點。木質(zhì)素在能源領域尤其是超級電容器領域具有應用前景，但精準調(diào)控孔隙率和循環(huán)穩(wěn)定性仍有待進一步研究。木質(zhì)素在環(huán)境領域中的潛在應用前景廣闊，但吸附量有待進一步提高；與活性炭相比，其商業(yè)化應用有待進一步探索。優(yōu)化木質(zhì)素復合材料結構設計，集成多功能于一體，開發(fā)高靈敏度、寬工作范圍以及良好線性度的傳感器是未來的發(fā)展方向。木質(zhì)素本身來源廣泛、成本低廉，但復合成為多功能材料后，可能存在制備工藝復雜、成本較高、優(yōu)勢不明顯等問題。制備納米木質(zhì)素可能是木質(zhì)素應用的方向之一，但如何體現(xiàn)木質(zhì)素納米結構的優(yōu)勢是后續(xù)需要進一步研究的問題。

根據(jù)目前“碳達峰碳中和”的發(fā)展特點以及生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，木質(zhì)素功能材料有望成為實現(xiàn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)“碳達峰碳中和”的重要技術手段之一，提高木質(zhì)素附加值，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效益，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、環(huán)境效益以及社會效益的四位一體，為木質(zhì)素的未來發(fā)展提供研究方向和理論思路。