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本论文采用镍基催化剂催化气化生物质以获得高品质的富氢合成气。从国内外学者的研究成果来看，近年来关于如何提高催化剂的催化气化性能及催化稳定性方面的研究已经取得了一定成果，但仍然存在着催化剂积碳严重、合成气品质不高等问题。本研究详细探讨催化剂负载量、煅烧温度、反应条件、不同助剂、不同前驱体等工艺参数对对生物质催化气化特性及催化剂性能的影响。首先，通过浸渍法制备未改性的不同负载量、不同煅烧温度的镍基催化剂、助剂改性镍基催化剂及不同前驱体镍基催化剂；其次，TEM、XRD、H2-TPR和NH3-TPR等分析测试手段，探讨分析各镍基催化剂的表面微观形貌、表面活性物种、还原性以及表面酸性等相关物理及化学特性，获得催化重整反应性能的作用机理；最后，将制得的未改性镍基催化剂Ni/Al2O3、助剂改性镍基催化剂（ Ni-Co/Al2O3、Ni-Sr/Al2O3、Ni-La/Al2O3）与不同前驱体镍基催化剂（乙酸镍Ni-AC/Al2O3、硫酸镍Ni-S/Al2O3、氯化镍Ni-C/Al2O3）分别用于杉木生物质催化气化制取富氢合成气实验以比较各镍基催化剂之间的催化差异性，从而分析各镍基催化剂对生物质催化气化过程的影响。
结果表明，最佳的反应条件为反应温度600℃，水碳摩尔比S/C=1，催化剂的最佳负载量为10%，最佳煅烧温度为500℃，并以此结果来指导后续催化剂制备及反应条件。根据催化剂的表征结果来看，对镍基催化剂而言，负载量及煅烧温度会影响催化剂表面活性物种NiO的存在形式，并且催化剂表面尖晶石结构的NiAl2O4越多，催化剂的可还原性就越差，对生物质气化的催化性能就越差。助剂可以改善催化剂表面活性颗粒的分散状态，缩小颗粒的粒径，提高催化剂的还原能力，并且在催化剂表面引入新的活性物种如镍钴合金及La2O3等，而锶的引入促进了镍铝尖晶石物种的形成，不利于催化剂发挥效能。镍盐前驱体对催化剂性能的影响主要体现在改变了催化剂负载的镍物种的存在形式。在硝酸镍及乙酸镍为前驱体制得的催化剂中，镍物种主要为结晶态NiO颗粒，颗粒粒径小且分散均匀，有利于提高催化性能。而氯化镍和硫酸镍为前驱体制得的催化剂上产生大量的NiAl2O4尖晶石相物质，并且颗粒聚集现象更为明显，抑制了催化剂的性能。综合分析比较不同催化剂对生物质催化气化实验结果可知，添加助剂的镍基催化剂的活性高低顺序为：Ni-La/Al2O3＞Ni-Co/Al2O3＞Ni/Al2O3＞Ni-Sr/Al2O3;不同前驱体的镍基催化剂活性顺序为Ni-AC/Al2O3＞Ni/Al2O3＞Ni-S/Al2O3＞Ni-C/Al2O3。
结果表明，最佳的反应条件为反应温度600℃，水碳摩尔比S/C=1，催化剂的最佳负载量为10%，最佳煅烧温度为500℃，并以此结果来指导后续催化剂制备及反应条件。根据催化剂的表征结果来看，对镍基催化剂而言，负载量及煅烧温度会影响催化剂表面活性物种NiO的存在形式，并且催化剂表面尖晶石结构的NiAl2O4越多，催化剂的可还原性就越差，对生物质气化的催化性能就越差。助剂可以改善催化剂表面活性颗粒的分散状态，缩小颗粒的粒径，提高催化剂的还原能力，并且在催化剂表面引入新的活性物种如镍钴合金及La2O3等，而锶的引入促进了镍铝尖晶石物种的形成，不利于催化剂发挥效能。镍盐前驱体对催化剂性能的影响主要体现在改变了催化剂负载的镍物种的存在形式。在硝酸镍及乙酸镍为前驱体制得的催化剂中，镍物种主要为结晶态NiO颗粒，颗粒粒径小且分散均匀，有利于提高催化性能。而氯化镍和硫酸镍为前驱体制得的催化剂上产生大量的NiAl2O4尖晶石相物质，并且颗粒聚集现象更为明显，抑制了催化剂的性能。综合分析比较不同催化剂对生物质催化气化实验结果可知，添加助剂的镍基催化剂的活性高低顺序为：Ni-La/Al2O3＞Ni-Co/Al2O3＞Ni/Al2O3＞Ni-Sr/Al2O3;不同前驱体的镍基催化剂活性顺序为Ni-AC/Al2O3＞Ni/Al2O3＞Ni-S/Al2O3＞Ni-C/Al2O3。