生物质催化重整制取高品位生物油是当前生物质能利用的研究热点之一。微孔分子筛ZSM-5具备优秀的芳烃选择性,但其孔径过小易积碳失活;介孔分子筛MCM-41和SBA-15具有良好的孔道条件,但酸性少强导致其反应活性低;金属及金属氧化物脱氧能力强,但是对芳烃没有选择性。本文制备了两种介孔-微孔复合分子筛HZSM-5/SBA-15和HZSM-5/MCM-41,以竹木为生物质原料,通过Py-GC/MS试验和流化床实验探究介孔和微孔分子筛催化重整过程中的协同性,并利用金属及金属氧化物辅助复合分子筛进行双级催化脱氧,同时对热解和重整过程中主要产物的转化机理进行分析。采用不同复合分子筛时的竹木Py-GC/MS实验表明:竹木的最佳Py热解温度为600℃,此温度下有机物产量达到最大值。HZSM-5具有较高的烃类选择性,其烃类产率为48.41%;MCM-41催化热解会促进呋喃和醇类的生成;SBA-15增加了长链烯烃的相对含量,但酸类有所增加。而两种介孔-微孔复合分子筛表现出很好的协同性,二者均能明显提高烃类产率,其中HZSM-5/SBA-15催化重整时,随微孔占比的增加,烃类产率先增后减,在复合比例为1.25:1时达到最大产率57.1%,但酸类产率提高。HZSM-5/MCM-41在微孔介孔复合比例为1:1时则有58.91%的烃类产率,且以单环芳烃为主,其对呋喃类和酮类的脱除也有明显的协同作用。可知HZSM-5/MCM-41比HZSM-5/SBA-15有更好的催化效果。采用不同金属及金属氧化物时的竹木Py-GC/MS实验表明:金属及金属氧化物有较高的脱氧效率,CO₂的产率达到35⁴0%,金属单质铁和锌的脱氧效率要优于金属氧化物。金属及金属氧化物催化特性较为温和,能促进热解产物的二次裂解,酚类尤其是轻质酚类的相对含量显著增加,酸类也有不同幅度的减少。在金属及金属氧化物的基础上加入HZSM-5/MCM-41能大幅提高烃类产率,金属单质铁和锌与复合分子筛双级催化时烃类的相对产率最高,分别达到60.7%和66.11%,多环芳烃被裂解成单环芳烃。金属氧化物与复合分子筛协同性较弱,二氧化锡和氧化亚锡的催化性能优于其他金属氧化物。金属铁和锌与复合分子筛双级催化热解机理实验表明:苯酚催化后分解成烃类和少量的酸类醚类,锌的加入能够提高单环芳烃的产率,苯与甲苯占单环芳烃总量的67.3%。铁和锌促进更多丙酮发生分解,主要产物为烃类、环氧乙烷、氧杂环丁烷和少量醇类,但复合分子筛的烃类选择性有所降低,不具有协同效果。乙酸经过双级催化后转化成烃类、丙二酸、丙酮和醋酸甲酸酐,铁促进羧基酮基化反应,而锌的脱羧能力较差。采用不同金属及金属氧化物时的竹木流化床热解实验表明:竹木流化床热解的最佳温度为550℃。金属及金属氧化物抑制酸类生成,提高酚类产率。金属及金属氧化物与HZSM-5/MCM-41对竹木进行双级催化时,烃类产率大幅增加,羰基和羧基化合物含量显著减少。在竹木与铁质量比5:4时,烃类产率达到41.25%,酮醛酸的总产率下降至0.8%,生物油的热值和稳定性均有极大提高。