生物质能拥有燃烧污染低、可再生、易得到和方便运输储存等特点,为解决能源环境问题,提供了新的方向。生物质原料到高品质合成气转化过程中需要解决焦油大分子深度转化及H2和CO比例调整等问题。传统的负载型催化剂,因活性中心分散性差,在反应过程中易发生团聚或积炭覆盖,从而导致其活性迅速降低。因此,本文利用多级结构材料的特点,通过设计和优化Ni基催化剂的形貌结构促进其功能性的充分发挥,来改善上述传统催化剂的问题,以进一步提高气体产率,改善气体和焦油品质。本文分别合成了具有多级结构的一维棒状Ni-Zn催化剂、二维片状Ni-Al催化剂、三维花状Ni-Al催化剂,并结合多种表征手段来探讨不同焙烧温度对催化剂形貌结构、热稳定性和催化活性的影响。随着焙烧温度的升高,对一维棒状Ni-Zn催化剂来说,Ni3Zn C0.7的含量增多,而Ni和Zn O的含量减少,其比表面积先增大之后基本保持不变;对二维片状Ni-Al催化剂来说,Ni、Ni O和Ni Al2O4的含量增多,片状催化剂表面活性成分粒子粒径也随之增加,其比表面积先增大后降低;对三维花状Ni-Al催化剂来说,Ni的含量增多,不仅催化剂表面活性粒子粒径增加,且花状表面空隙也随之增大,其比表面积先增大后降低。以稻壳作为生物质原料,在固定床反应装置上对其进行催化热解实验研究。在上下段热解催化温度均为600℃条件下,重点考察了催化剂焙烧温度对催化活性的影响。随着焙烧温度的升高,一维棒状Ni-Zn催化剂气体产量先升高后降低,在600℃焙烧条件下催化活性最好,产气总量最高为625 ml/g生物质,其中H2产量为297 ml/g生物质,此时焦油产率为20%;二维片状Ni-Al催化剂气体产量先升高后降低,在700℃焙烧条件下催化活性最好,产气总量最高为692 ml/g生物质,其中H2产量为340 ml/g生物质,此时焦油产率为20%;三维花状Ni-Al催化剂气体产量先升高后降低,在600℃焙烧条件下催化活性最好,产气总量最高为737 ml/g生物质,其中H2产量为354 ml/g生物质,此时焦油产率为15%。三种催化剂的焦油产物中主要以芳香烃和苯酚类等高附加值产物为主,随着焙烧温度升高,一维棒状Ni-Zn催化剂作用下,苯酚类含量升高,芳香烃含量降低;二维片状Ni-Al催化剂作用下,苯酚含量略微升高,芳香烃含量略微降低;三维花状Ni-Al催化剂作用下,组成成分变化不大。为进一步研究三种催化剂的催化活性,在它们各自最佳形貌结构下,研究不同催化温度（500℃—800℃）对热解气体产物及液相产物的影响。根据研究表明,随着催化温度的升高,三种催化剂气体产率均升高,焦油产率都下降,一维棒状Ni-Zn催化剂在800℃时产气总量最大776 ml/g生物质,其中H2产量为305 ml/g生物质,焦油产率为11%;二维片状Ni-Al催化剂在800℃时产气总量最大785 ml/g生物质,其中H2产量为390 ml/g生物质,焦油产率为17%;三维花状Ni-Al催化剂在800℃时产气总量最大1015 ml/g生物质,其中H2产量为511 ml/g生物质,焦油产率为11%。三种催化剂的焦油产物中主要以芳香烃和苯酚类等高附加值产物为主,且随着催化温度的升高,在一维棒状Ni-Zn催化剂和二维片状Ni-Al催化剂的作用下,有利于芳香烃类化合物的形成和促进苯酚类的分解;而三维花状Ni-Al催化剂作用下,芳香烃化合物含量先增大后减小,苯酚类含量降低。基于此得到结论,在多级结构催化剂纳米材料当中,比表面积仅仅只能初步影响催化剂的活性,更为深层的影响应为形貌结构和物相组分当中。催化活性基元经有序组装为多级结构材料,使得活性中心高度分散并充分暴露,使之更易与稻壳热解产物发生反应,促进其分解生成高品质气和生物油。