随着全球对可持续发展和环境保护的重视，生物质资源的高值化利用成为研究热点。木质素作为一种丰富的生物质资源，因其独特的结构和多种优良特性，在多个领域展现出巨大的应用潜力。本文系统梳理了木质素的高效分离提取技术，重点综述了木质素与壳聚糖复合材料的制备工艺及其在不同领域的应用研究进展，探讨了开发与应用该类材料存在的问题与挑战，为生物质基复合材料的性能优化与功能拓展提供了理论指导和实践参考。

  一、木质素的结构与提取方法

  《2025-2030年中国木质素行业市场调查研究及投资前景分析报告》木质素是一种由对香豆醇、松柏醇、芥子醇三种醇单体通过醚键和碳碳键相互连接形成的非定形芳香族聚合物。它含有酚羟基、醇羟基、碳基、甲氧基等活性基团，具有抗菌、抗紫外线吸收、阻隔水蒸气和抗氧化等优良特性。木质素的提取方法多种多样，主要包括球磨法、碱/酸提取法、有机溶剂提取法、离子液体法和低共熔溶剂法。

  (一)球磨法

  木质素市场应用分析指出球磨法通过球磨处理原料，再用有机溶剂提取木质素，最后进行杂质净化。此法对木质素结构的损伤最小，所得木质素最接近天然结构，适用于表征分析，但制备过程耗时长、能耗大且提取率低，不适用于大规模应用。

  (二)碱/酸提取法

  碱提取法利用木质素在强碱加热条件下转化为可溶性盐的特性，分离提取木质素。该方法反应温度和压力较低，制得的碱木质素得率高且不含硫，但存在纯化损耗高、木质素反应活性位点减少等问题。酸提取法通过浓酸或稀酸溶解生物质中的半纤维素和部分纤维素组分，使木质素保留在固相中。该方法反应速度快，但设备易腐蚀、提取率较低，且在酸性条件下易发生自聚、结构变化。

  (三)有机溶剂提取法

  有机溶剂提取法利用木质素可溶胀甚至溶解于有机溶剂的特性，使木质素与纤维素有效分离。此法反应条件温和，对木质素固有结构的破坏较小，获得的木质素分子质量较低、不含硫和灰分，适合转化功能材料或化工产品，但有机溶剂成本昂贵，能耗较高，容易导致环境污染。

  (四)离子液体法

  离子液体是一类新型有机熔融盐，具有熔点低、溶解性好、热稳定性及化学稳定性高、易回收等特点。以离子液体为溶剂提取木质素对其结构完整性的破坏较小，所得木质素的纯度较高，但成本高昂，目前难以实现规模化生产。

  (五)低共熔溶剂法

  低共熔溶剂(DES)是一种由2或3种组分通过氢键作用形成的低共熔混合物，兼具离子液体和有机溶剂的特性，是一种无毒且成本低廉的环境友好溶剂，对木质素有良好的溶解性。采用DES提取的木质素纯度和得率较高，属于分子质量低、分散性好的优质木质素，未来可应用于高附加值生物基功能材料的制备。

  二、壳聚糖的特性与应用

  壳聚糖是天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的衍生产物，是一种可生物降解的天然多糖。壳聚糖具有成本低、易于改性、生物相容性、抑菌性、吸湿性良好等优点，被广泛应用于食品、医疗、化工等领域。然而，壳聚糖也存在机械强度差、易溶胀、易受pH影响等不足。近年来，研究者利用壳聚糖表面的活性基团与其他材料产生紧密的界面相互作用，制备复合材料以改良壳聚糖的功能特性，显著增强材料的机械性能、抗菌性能等。

  三、木质素/壳聚糖复合材料的制备与应用

  将木质素与壳聚糖进行复合，制得的生物基复合材料弥补了单一组分的不足，在机械性能、抗菌性、成型性等方面均有很大提高，既能利用生物质资源缓解石油化工资源危机，又能达到材料可降解的目的，同时减少了对环境的污染，具有很高的应用价值。目前，利用木质素和壳聚糖制备生物基复合材料的研究多聚焦于吸附材料、缓释材料、包装膜材料等领域。

  (一)吸附材料

  木质素和壳聚糖均具有丰富的官能团，对重金属离子和有机物有良好的吸附能力。将两者复合可以制备出性能优良的新型生物质基吸附材料，常用的制备方法包括共混法、静电复配和自组装技术。

  共混法：通过将木质素和壳聚糖均匀混合，利用两者表面的羧基、羟基、氨基等基团相互结合，制备复合吸附材料。研究表明，壳聚糖/木质素复合材料对染料和重金属离子的去除率高于单一材料，且成本显著降低。

  静电复配和自组装技术：在酸性环境中，质子化的阳离子壳聚糖与带负电的木质素磺酸盐通过静电作用形成聚电解质复合物，通过静电复配和自组装技术可以制备高性能复合吸附材料。

  (二)缓释材料

  壳聚糖具有良好的生物相容性和降解性，但机械性能差、功能性单一。木质素具有优良的机械性能、抗氧化性和热稳定性，能够有效保护芯材。将木质素与壳聚糖结合，制备的复合缓释载体微胶囊可有效调控释放速度、提高释放效率，且具有良好的生物相容性、抑菌性和可降解性，在生物医药领域有广泛应用。

  复凝聚法：通过两种带有相反电荷的胶体溶液的电荷相互作用，制备壳聚糖/木质素磺酸钠微胶囊，具有良好的稳定性和机械性能。

  层层自组装法：利用分子间的相互作用，使壁材分子间相互堆叠并交替沉积在模板表面，形成微胶囊，可精准控制微胶囊的大小、形态结构等。

  (三)包装膜材料、胶黏材料与光热材料

  壳聚糖具有良好的抗菌性，但抗水性差、成本较高。与木质素复合制备的包装膜材料，能改善复合膜的防水性、抗氧化性等功能特性，且可降低生产成本。常见的制备方法包括共混法、界面聚合法、接枝法、自组装法等。

  包装膜材料：通过构建牺牲键连接网络，制备的木质素/壳聚糖复合膜具有优异的抗紫外线性、热稳定性和低透氧性，适用于食品包装和水果保鲜。

  胶黏材料：木质素与壳聚糖结合制备的复合胶黏材料，能改善材料的界面相容性，提高复合胶黏材料的功能特性。

  光热材料：利用木质素的光热转化性能和壳聚糖的亲水性，制备的复合光热材料在太阳能蒸发器领域展现出良好的应用前景。

  四、结论

  木质素和壳聚糖均为储量丰富的天然生物质资源，具有价格低廉、可再生、无污染等优点。通过共混、铸膜、复凝聚、自组装等方法，二者可用于开发复合吸附材料、缓释材料、包装膜材料等生物基复合材料，该类复合材料具有良好的机械性能、功能特性、生物相容性，符合可持续发展和资源综合利用的发展趋势。然而，木质素/壳聚糖生物基复合材料的开发与应用仍面临许多挑战，如制备过程中的成本控制、结构稳定木质素的获取、简化复合材料的制备、机械性能的合理调控等问题。随着科技的发展和研究的深入，该类复合材料的应用领域将会有进一步的扩展。