木材中的半纤维素通常由多种类型的糖单元组成，且含有乙酰基和甲基取代基^[1]。在天然状态半纤维素下呈无定形状态，聚合度较低，反应活性强。在酸性介质中半纤维素的糖苷键易被打开，从而使其发生降解^[1-3]。相较于纤维素和木质素，木材中半纤维素的热稳定性最差。在木材热处理过程中，首先半纤维素受热发生脱乙酰化反应^[3-5]，形成的乙酸等能够作为酸性催化剂，加速半纤维素发生脱水反应，去除半纤维素中的亲水性羟基和羰基等基团^[6]，促进多糖的解聚反应，形成甲醛、糠醛、羟甲基糠醛等^[5-7]。同时，也可发生多羟基化合物脱水、聚合、缩合及异构化反应。因此，热处理过程中木材半纤维素的热降解对木材物理化学变化产生重要的影响^[8-10]，尤其在改善木材吸湿性和尺寸稳定性方面发挥不可或缺的作用^[11-12]。

然而，木材受热发生的降解自催化反应需要在高温、长时间下才会发生，从而达到改善木材尺寸稳定性的效果。相关研究^[13-14]采用路易斯酸（AlCl₃）以及路易斯酸和质子酸复合物（AlCl₃和H₂SO₄）预处理木材，可以促进木材半纤维素和无定形部分纤维素的热降解，在相同质量损失的水平下，酸催化热处理木材的平衡含水率比高温热处理木材更低。同样，当采用质子酸预处理联合低温热改性（180 ℃）时，发现处理材在尺寸稳定性和水蒸气吸附特性上达到高温热处理（250 ℃以上）木材的改性水平^[15]。这也进一步表明，在给定的外源酸性环境下，对木材低温热处理就可达到甚至高于高温热处理木材的尺寸稳定性。另一方面，引入酸性介质能显著降低木材热处理所需温度和时间，缩短热处理工艺周期，降低能源消耗，提升处理效率。因此，半纤维素的酸催化热降解是研究酸催化热处理木材尺寸稳定性的基础，可为控制酸催化热处理木材性能提供关键指导作用。但目前外源酸催化木材半纤维素的热降解规律尚未明确，且针、阔叶材的半纤维素对不同外源酸的催化响应亦不清晰。

本研究选用代表阔叶材的杨木和针叶材的杉木，采用碱法分离出半纤维素，再对其引入不同浓度（0.1和0.3 mol/L）的两种外源酸性介质（AlCl₃和H₃PO₄），通过傅里叶红外光谱仪（Fourier infrared spectrometer，FTIR）分析不同外源酸性条件处理对两种树种分离出的半纤维素的影响。利用热重（thermogravimetric，TG）分析法研究木材半纤维素在不同酸性条件下的热降解规律。同时，通过Flynm-Wall-Ozawa（FWO）法计算木材半纤维素在两种外源酸处理后的热解活化能和指前因子。从而，探明外源酸催化木材半纤维素的热降解规律，进一步明晰针、阔叶材的半纤维素对不同外源酸的催化响应性。

1.   材料与方法

1.1   材　料

杨木和杉木分别产自河南省临颍县和浙江省开化市，均为气干材，将两种木材打碎研磨成粉，筛选出100 ~ 120目的木粉作为原料，使用电热鼓风烘箱（DUG-9070A）在（103 ± 2） ℃下连续干燥5 h，至含水率在5%以下。选用两种外源酸作为催化剂，分别是一种强路易斯酸的典型代表无水氯化铝AlCl₃（CAS：7446-70-0，质量分数99%）和一种质子酸的典型代表磷酸H₃PO₄（分析纯，质量分数 > 85%）。

1.2   半纤维素分离方法

参照孙珂等^[16]所述化学组分分离方法并略作改进，将杨木和杉木中的半纤维素进行碱法分离，分离流程如图1所示。首先将木粉中的抽提物去除，使用冰醋酸和次氯酸钠对抽提剩余物处理得到综纤维素，然后与10% KOH溶液50 ℃混合搅拌5 h，使半纤维素溶解到KOH溶液中，用乙酸将pH调至5.8使半纤维素析出成絮状物，过滤得到粗半纤维素，最后用乙醇对其进行纯化得到半纤维素。制备的杨木半纤维素（poplar hemicellulose，PH）和杉木半纤维素（Chinese fir hemicellulose，CH）作为对照组。

图  1  木材半纤维素的分离流程简图

Figure  1.  Schematic diagram of the separation process of wood hemicellulose

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1.3   外源酸处理方法

每种外源酸分别配制浓度为0.1和0.3 mol/L的溶液，从木材中分离得到的半纤维素与配制外源酸溶液按固液比为1 g∶100 mL的比例下混合，在25 ℃持续磁力搅拌1.5 h。后倒入离心管中，在离心机（TDL-5-A，上海安亭科学仪器厂）中以4 000 r/min的转速持续离心10 min，得到离心沉淀物。在冻干机（FD-1A-20，上海比朗仪器制造有限公司）中冷冻干燥72 h后，制备出外源酸处理后的半纤维素，包括0.1 mol/L AlCl₃处理杨木半纤维素（简称A-PH-0.1）、0.1 mol/L AlCl₃处理杉木半纤维素（简称A-CH-0.1）、0.3 mol/L AlCl₃处理杨木半纤维素（简称A-PH-0.3）、0.3 mol/L AlCl₃处理杉木半纤维素（简称A-CH-0.3）、0.1 mol/L H₃PO₄处理杨木半纤维素（简称H-PH-0.1）、0.1 mol/L H₃PO₄处理杉木半纤维素（简称H-CH-0.1）、0.3 mol/L H₃PO₄处理杨木半纤维素（简称H-PH-0.3）、0.3 mol/L H₃PO₄处理杉木半纤维素（简称H-CH-0.3）。

1.4   全反射红外扫描

采用红外光谱仪（Nicolet iS5，USA）对酸处理前后的半纤维素进行全红外扫描（ATR-FTIR），测试范围为500 ~ 4 000 cm⁻¹，扫描次数为32次，分辨率为4 cm⁻¹。观察不同外源酸性条件的处理下，杨木和杉木半纤维素的变化。

1.5   热稳定性分析

利用热重分析仪（PerkinElmer STA-8000，USA）在氮气流速为100 mL/min下，对酸处理前后的半纤维素以10 ℃/min的升温速率从30 ℃升至650 ℃进行测试，以分析在不同外源酸性条件下木材半纤维素的热稳定性。

1.6   热动力学参数计算方法

采用热重分析法，在氮气流速为100 mL/min下，对PH、CH、A-PH-0.3、H-PH-0.3、A-CH-0.3和H-CH-0.3组样品，以5、10、15和20 ℃/min的升温速率从30 ℃升至650 ℃进行测试。每个样品至少重复测试2次以保证测试数据具有良好的可靠性。

将热重测试数据在100 ℃时的质量设为初始质量，以消除水分对结果的影响。采用Web软件“生物质及木材热分解动力学参数多模式可视化求解软件” ^[16-17]，通过FWO法求解活化能E和指前因子ln(A)。活化能降低程度$\Delta E$（%）计算公式如下：

式中：${E}_{0}$为未处理木材半纤维素的活化能，kJ/mol；${E}_{1}$为处理后木材半纤维素的活化能，kJ/mol。

2.   结果与讨论

2.1   红外分析

图2为采用碱法分离出来的杨木和杉木半纤维素的FTIR图谱，与Yang等^[4]研究中半纤维素FTIR光谱相似。在902 cm⁻¹处和1 000 ~ 1 200 cm⁻¹范围内为半纤维素的典型吸收峰^[18]。1 045 cm⁻¹处为阿拉伯木聚糖中C−O和C−C的伸缩振动以及C−OH的弯曲振动^[18]。针、阔叶材的半纤维素主要成分存在差异，其中针叶材中半纤维素主要由聚-O-乙酰基葡萄糖甘露糖构成，而阔叶材中半纤维素主要由聚-O-乙酰基-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖组成^{[1-3, 18]}。所以杉木谱图在810和875 cm⁻¹处发现半纤维素中葡甘露聚糖的骨架振动^[19]，而杨木半纤维素在此处则无明显变化。此外，在1 380和1 450 cm⁻¹处木聚糖的吸收峰^[19-20]，杨木半纤维素的强度要大于杉木半纤维素的。

图  2  分离的杨木半纤维素（PH）和杉木半纤维素（CH）红外光谱图

Figure  2.  FTIR spectra of separated hemicellulose of poplar (PH) and Chinese fir (CH)

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在1268和1600 cm⁻¹处，吸收峰分别是木质素愈创木基结构中的C−O伸缩振动^[18]和芳香骨架振动中的C=C拉伸^[21-22]。原因是碱法分离出的半纤维素虽然结构较为完整，但也会导致一些化学键不完全断裂，因此在提取的半纤维素中会发现少量木质素^{[18, 23]}。

分离出的木材半纤维素溶解度一般比天然状态下要高，因此在外源酸处理后，部分半纤维素溶解于水溶液中，也有部分半纤维素在酸的作用下降解成小分子糖，从而导致针、阔叶材的半纤维素在外源酸处理后剩余半纤维素的结构和组成发生较大改变。图3是在不同酸性处理条件下杨木和杉木半纤维素的FTIR谱图的变化。从图3a发现：随路易斯酸浓度增大，3 336 cm⁻¹附近处的羟基吸收峰向低波数方向移动，即存在明显红移现象，且吸收峰强度和宽度均高于未处理组。可能是因Al^{3 +} 的部分水解造成AlCl₃溶液显酸性，在其处理后半纤维素内部发生分子缔合，形成带有分子内氢键且低熔沸点的物质^{[20, 24-25]}，从而更易降解。在1 600 cm⁻¹处的木质素芳香骨架振动的吸收峰^[21-22]发生蓝移，1 268 cm⁻¹附近木质素中愈创木基结构归属峰^[18,20]的强度随AlCl₃溶液浓度增大而显著减小。这些变化可能是由于AlCl₃溶液将半纤维素中与其相连的少量木质素碎片化，逐渐降解成低分子量的支链^[26]。1 044 cm⁻¹处关于半纤维素的吸收峰值强度随AlCl₃溶液浓度增大而显著降低。由图3b可知：H₃PO₄处理同样导致3 336 cm⁻¹处—OH吸收峰有红移的趋势，原因可能是H₃PO₄对半纤维素水解后生成带有羰基的低分子量物质，羰基间发生氢键缔合^[26]。1 710 cm⁻¹处明显发现羰基吸收峰，可能是因为半纤维素在H₃PO₄处理下生成糠醛等物质^[27]，同时在酸性条件下残余木质素发生酯化反应，生成相对于羟基吸湿性较弱的羰基^[5,11]。在1 268和1 600 cm⁻¹附近出现木质素的特征吸收峰^{[18, 20-22]}，可能是半纤维素在外源磷酸处理下发生水解，使半纤维素中混藏的木质素裸露出来，从而表现出木质素中丁香环的去甲基化^[26]。经过0.1 mol/L H₃PO₄处理后，杉木半纤维素在972和1 160 cm⁻¹处会出现新的尖峰，分别是P=O和P—O—C归属峰^[27]。在相同浓度H₃PO₄处理下，两种树种的半纤维素FTIR谱图存在显著区别，其中杉木半纤维素特征峰的强度大于杨木半纤维素的。

图  3  不同酸性条件下杨木和杉木半纤维素的红外光谱图

PH为杨木半纤维素，CH为杉木半纤维素；A-PH-0.1、A-PH-0.3分别为0.1、0.3 mol/L AlCl₃处理的杨木半纤维素，A-CH-0.1、A-CH-0.3分别为0.1、0.3 mol/L AlCl₃处理的杉木半纤维素；H-PH-0.1、H-PH-0.3分别为0.1、0.3 mol/L H₃PO₄处理的杨木半纤维素，H-CH-0.1、H-CH-0.3分别为0.1、0.3 mol/L H₃PO₄处理的杉木半纤维素。下同。PH is poplar hemicellulose, and CH is Chinese fir hemicellulose. A-PH-0.1 and A-PH-0.3 are poplar hemicelluloses treated with 0.1 and 0.3 mol/L AlCl₃, respectively. A-CH-0.1 and A-CH-0.3 are Chinese fir hemicelluloses treated with 0.1 and 0.3 mol/L AlCl₃, respectively. H-PH-0.1 and H-PH-0.3 are poplar hemicelluloses treated with 0.1 and 0.3 mol/L H₃PO₄, respectively. H-CH-0.1 and H-CH-0.3 are Chinese fir hemicelluloses treated with 0.1 and 0.3 mol/L H₃PO₄, respectively. The same below.

Figure  3.  FTIR spectra of hemicellulose of poplar and Chinese fir under different acid conditions

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2.2   热重分析

由图4中可知：未处理的杨木和杉木半纤维素主要降解范围相近，分别在200 ~ 300 ℃和180 ~ 330 ℃，这与研究中木聚糖（一种代表木材半纤维素的模型物）主要热降解范围相接近^{[4, 28]}。由微商热重（derivative thermogravimetry，DTG）图可知：杨木和杉木半纤维素热降解曲线中均存在2个峰值，第1个峰值主要由小分子量半纤维素和阿拉伯糖支链热分解引起的；第2个波峰是由于半纤维素主链热分解引起的^[29]。但其热降解趋势存在一定的差别，主要原因是针、阔叶材的半纤维素主要成分有所区别^[1]。另外，杨木半纤维素的起始热降解温度（T_5%）略低于杉木的，这是由于阔叶材中聚4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖的热稳定性低于针叶材聚（半乳糖）葡萄糖甘露糖^[30-31]。由图4a中DTG曲线可知：不同浓度的AlCl₃处理后木材半纤维素的T_5%值均为95 ℃左右。相较于未处理组，主要降解温度范围提前至100 ~ 150 ℃。杉木和杨木半纤维素最大热解速率的绝对值也随AlCl₃处理浓度的增大而增大。进一步证明当引入外源强路易斯酸AlCl₃后，不仅使半纤维素的T_5%提前，而且加速整个半纤维素的热降解进程。不同树种的半纤维素对H₃PO₄催化响应不同，故其热降解规律亦不同。由图4b中的DTG曲线可知：在相同H₃PO₄浓度处理下，杉木半纤维素的T_5%始终小于杨木的。杨木和杉木半纤维素的T_5%随磷酸浓度的增大而降低，其主要热降解温度范围前移且缩小，加快了热降解进程。

图  4  不同酸性条件下杨木和杉木半纤维素的TG和DTG曲线（温度范围60 ~ 600 ℃）

Figure  4.  TG and DTG curves of hemicellulose of poplar and Chinese fir under different acid conditions (temperature range of 60 − 600 ℃)

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表1是根据半纤维素TG和DTG变化曲线计算的相关热降解参数。AlCl₃处理后木材半纤维素的起始降解温度（95 ℃）均低于H₃PO₄处理的（150 ℃），主要原因是无机磷酸处理后的半纤维素中更易形成分子间氢键，导致其具有较高熔点，从而影响热降解效率^[18]。在一定的热量作用下，AlCl₃浓度的增大不能降低半纤维素起始热解温度，相同浓度的AlCl₃对不同树种半纤维素的热降解程度均产生显著影响。然而，H₃PO₄处理半纤维素时，可通过增大其浓度来提高半纤维素降解效率。且同一浓度处理下，杉木半纤维素对H₃PO₄响应程度大于杨木的。相比杨木半纤维素残炭量（31.25%）和杉木半纤维素残炭量（35.89%），AlCl₃对其处理后的残炭量随酸处理浓度的增大而呈现先增大后减小的趋势，而H₃PO₄处理后其残炭量与浓度成正比。原因可能是半纤维素在AlCl₃溶液处理后的沉淀物中存在Al(OH)₃，其受热分解成Al₂O₃混合在残炭中。在高浓度AlCl₃与高温联合作用下，这些难溶的沉淀物逐渐分解，最终使热解残炭剩余量减少。当对半纤维素引入高浓度H₃PO₄后，热解温度增大使半纤维素中多糖分子逐渐脱水炭化^[32]，形成一些带有P−O−C和P=O官能团的新物质，导致残炭量增多。这也与相关文献^[32-33]中的结果一致，即炭化程度与磷含量成正比。此外，高浓度酸处理后半纤维素中残留的H₃PO₄也会在高温热解中逐渐转变为多聚磷酸和焦磷酸等阻燃物，最终留于残炭中。

表  1  不同外源酸处理条件下杨木和杉木半纤维素的热降解参数

Table  1.  Thermal degradation parameters of hemicellulose of poplar and Chinese fir under different exogenous acid-treatment conditions

试样 Sample	起始降解温度 Initial degradation temperature (T5%)/℃	热解速率最大所对应的温度 Temperature corresponding to the maximum pyrolysis rate (Tmax)/℃	最大降解速率的绝对值 Absolute value of maximum degradation rate/(%·℃−1)	主要降解温度范围 Main degradation temperature range/℃	残炭量 Carbon residue/%
PH	195.00	264.31	0.719	200 ~ 300	31.25
CH	203.41	229.38/259.02	0.511/0.543	180 ~ 330	35.89
A-PH-0.1	96.87	126.51	0.566	100 ~ 150	34.93
A-CH-0.1	94.57	130.46	0.269	100 ~ 150	39.14
A-PH-0.3	95.74	119.29	0.887	100 ~ 150	32.22
A-CH-0.3	95.77	133.07	1.073	100 ~ 150	31.03
H-PH-0.1	175.91	199.45	0.748	170 ~ 250	35.30
H-CH-0.1	165.49	188.69/253.46	0.278/0.281	160 ~ 250	44.09
H-PH-0.3	150.36	164.84	0.643	150 ~ 250	42.24
H-CH-0.3	140.05	168.51	0.289	150 ~ 250	48.99
注：因在CH和H-CH-0.1组中出现2个热解速率非常接近，但对应热解温度不同的热降解峰，故列出2个数值。残炭量是指在TG曲线中温度为600 ℃时半纤维素的质量分数。热解速率是对TG曲线降解快慢的描述，即为DTG图的微商热重。Notes: since there are two thermal degradation peaks with very closer pyrolysis rates, but different pyrolysis temperatures in CH and H-CH-0.1 groups, two values are listed. The carbon residue refers to the mass fraction of hemicellulose in the TG curve when the temperature is 600 ℃. The pyrolysis rate is a description of the degradation speed of the TG curve, that is, the derivative thermogravimetry in the DTG graph.

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两种外源酸处理同一树种（杨木或杉木）的半纤维素时，其热解特性也不同，尤其在60 ~ 240 ℃范围内。由图5a可知：相比未处理的杨木半纤维素，两种外源酸均能使杨木半纤维素起始降解温度显著提前。但AlCl₃处理的T_5%低于H₃PO₄处理的，这说明AlCl₃对其催化热降解程度大于H₃PO₄。此外，AlCl₃浓度改变对杨木半纤维素的T_5%无明显影响，而H₃PO₄浓度从0.1 mol/L增大至0.3 mol/L时，T_5%从175.91 ℃降低至150.36 ℃。与图5b对比可知：两种外源酸对杉木半纤维素热解规律的影响与杨木半纤维素的类似，即AlCl₃处理后杉木半纤维素的热解温度低于H₃PO₄处理后的。图6b和6d中质量损失率为10%对应的温度变化也可验证该变化。

图  5  同一树种半纤维素在不同酸性条件下的TG和DTG曲线（温度范围60 ~ 240 ℃）

Figure  5.  TG and DTG curves of hemicellulose of the same wood species under different acid conditions (temperature range of 60 − 240 ℃)

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由图6b和6d可知：当半纤维素质量损失率为10%时，杨木和杉木热降解对应的温度分别为216.5和221.8 ℃。这与相关研究^[34]中花梨木在230 ℃热处理2 h后，测定的半纤维素含量下降了12.45%相近。比较图6a和6b可知：在相同质量损失率为10%的前提下，0.1 mol/L AlCl₃处理后杨木半纤维素的热解温度（120 ℃）远小于未处理的杨木半纤维素的。从图6c和6d中可得：在相同温度下（120 ℃），0.1 mol/L AlCl₃处理杉木半纤维素的质量损失率（约10%）是未处理材的5倍；0.3 mol/L H₃PO₄处理的杉木半纤维素在120 ℃时的质量损失率达到了180 ℃未处理材的质量损失率，约为5%。因此，进一步佐证外源酸的使用使半纤维素的质量损失率在较低温度下达到了高温热处理的程度。

图  6  不同条件下半纤维素在低温范围的质量损失率变化

Figure  6.  Changes in the mass loss rate of hemicellulose in the low temperature range under different conditions

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2.3   热解动力学参数

图7是在5、10、15和20 ℃/min的升温速率下，选取典型的不同处理条件下杨木和杉木半纤维素的TG和DTG图。随着升温速率的增加，TG和DTG曲线均向右移动，尤其是最大热降解速率对应的温度随升温速率的增大而增大。因此存在温度滞后现象，这也与前人的研究^{[17, 35]}相似。

图  7  不同升温速率下典型的半纤维素TG与DTG曲线

Figure  7.  TG and DTG curves of hemicellulose at different heating rates

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表2是在相同转化率（0.1 ~ 0.3）范围内，不同处理条件下杨木和杉木半纤维素的活化能和指前因子。当转化率为0.1 ~ 0.3时，杉木半纤维素活化能（231.12 kJ/mol）比杨木半纤维素活化能（199.68 kJ/mol）高，这与前人研究结果^[36-37]一致，但活化能的大小比之前的研究结果^[35-37]高。原因是活化能和指前因子均与转化率密切相关^[35]，且提取的半纤维素比木材原位半纤维素的活化能高^[36]。另外，半纤维素的活化能也与分离方式有关，如：Wang等^[36]使用二甲基亚砜分离出的针叶材半纤维素平均活化能为160 kJ/mol。不同生物质材料的半纤维素的活化能亦不同，Lei等^[38]采用碱法从油茶壳中分离出的半纤维素，通过FWO方法计算的活化能变化范围为175.07 ~ 247.87 kJ/mol。相比未处理组，外源酸处理后半纤维素的降解所需的活化能显著降低。这表明AlCl₃和H₃PO₄可加速热解反应速率，对木材半纤维素具有明显的催化作用。在相同浓度0.3 mol/L的条件下，AlCl₃处理后杉木半纤维素的平均活化能（112.31 kJ/mol）要低于H₃PO₄的（125.82 kJ/mol），进一步说明AlCl₃的催化效果强于H₃PO₄的。同时，在相同浓度的H₃PO₄处理下，杉木半纤维素活化能降低程度比杨木的高17.09%，说明H₃PO₄对杉木半纤维素的催化降解程度大于杨木的。

表  2  木材半纤维素在相同转化率（0.1 ~ 0.3）范围的活化能和指前因子

Table  2.  Activation energy and pre-digital factor of wood hemicelluloses in the same conversion rate range (0.1−0.3)

样品 Sample	活化能 Activation energy /(kJ·mol−1)	指前因子 Pre-exponential factor/(min−1)	活化能降低程度 Activation energy reduction/%
PH	199.68	46.44
A-PH-0.3	134.90	39.03	32.44
H-PH-0.3	142.84	42.35	28.47
CH	231.12	49.54
A-CH-0.3	112.31	29.18	51.41
H-CH-0.3	125.82	34.79	45.56

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3.   结　　论

（1） FTIR分析结果表明：采用碱法分离出杨木半纤维素的木聚糖吸收峰强度大于杉木的。经AlCl₃和H₃PO₄处理后半纤维素中的羟基峰发生红移，半纤维素的特征吸收峰强度显著降低。0.3 mol/L H₃PO₄处理后，杉木半纤维素的特征峰强度大于杨木的。

（2） TG结果表明：两种外源酸处理后均使木材（杨木和杉木）半纤维素起始降解温度从约200 ℃降低至95 ~ 150 ℃，主要降解温度范围从200 ~ 300 ℃降低至100 ~ 150 ℃。在相同浓度下，AlCl₃处理后的半纤维素的T_5%（150 ℃）高于H₃PO₄的（95 ℃）。当AlCl₃浓度增大，半纤维素热分解速率加快，但对T_5%几乎没有影响。但随H₃PO₄浓度增大，半纤维素热分解速率和T_5%均减小。H₃PO₄处理后的杉木半纤维素降解程度大于杨木的，AlCl₃对不同树种半纤维素的热降解程度均产生显著影响。

（3） 碱法分离出的杨木和杉木半纤维素活化能分别为199.68和231.12 kJ/mol。经AlCl₃和H₃PO₄处理后的针（杉木）、阔叶材（杨木）半纤维素的热解活化能显著降低。在相同浓度0.3 mol/L的处理条件下，AlCl₃处理后杉木半纤维素的活化能（112.31 kJ/mol）要低于H₃PO₄的（125.82 kJ/mol）。在相同浓度的H₃PO₄处理下，杉木半纤维素活化能降低程度比杨木高17.09%，说明H₃PO₄对杉木半纤维素的催化降解程度大于杨木的。

（4）本研究采用的两种外源酸均可显著降低半纤维素降解温度。AlCl₃的催化效果优于H₃PO₄的，且杉木半纤维素对H₃PO₄较为敏感。因此，可根据针、阔叶材半纤维素的差异性选择不同的外源酸性介质作为催化剂，加速热解反应速率，从而为外源酸在木材低温热处理的应用提供一定的理论支撑。