随着工业化快速发展与人们生活水平的提高,与之而来的是化石能源的不断消耗而导致环境严重污染和化石能源的枯竭。因此如何使环境和能源和谐发展的问题越来越受人们的关注。生物质是分布非常广泛且资源丰富的一种可再生能源,对环境友好的低碳能源,对社会经济的可持续发展具有重要作用。就我国生物质能源开发利用情况而言,利用率水平较低,不能对其能源作充分利用,因此目前将生物质能中的低品位能源有效转化为高品位能源是广大科研工作者一直关注的问题。本课题制备载Ce半焦基催化剂,利用两段式生物质催化热解固定炉实验系统,进行生物质热解试验。通过对松木棒进行热解试验,分析热解反应产物及催化剂的成分、形貌变化及孔隙变化规律,根据生物质热解的反应机理进行讨论,为热化学转化工艺的优化及研究提供重要的基础数据。1、松木颗粒的热失重过程可分为脱水、挥发分析出和碳化3个主要阶段。半焦催化剂并负载少量金属Ce会产生热滞后现象,导致热解主要阶段的起始温度和终止温度向高温区移动。半纤维素热解主要为吸热反应,纤维素热解为强吸热反应,木质素热解温度范围广且放出大量的热,是生物质炭形成的主要来源。2、催化重整温度升高H₂体积分数整体从650℃的14.65%增加到850℃的26.04%。温度升高有利于反应平衡向吸热反应方向进行,进而促进焦油的二次裂解反应和重整反应。Ce添加量增加使H₂体积分数整体从Ce-2/char的20.06%增加到Ce-8/char的27.35%。载Ce半焦基催化剂使大分子有机化合物裂解成烃类小分子气体,促进H₂的产生。当催化剂使用4次后发现对气体各体积分数都有明显的减弱,随着催化剂使用次数的增加,生物质热解催化过程中发生积炭和积灰现象从而影响半焦催化活性,同时催化剂有较长的使用寿命及较强的再生性能。3、随金属Ce负载量的增加,半焦基催化剂的比表面积逐渐减小（Ce-2/char-618.69m²/g、Ce-4/char-516.52m²/g、Ce-6/char-514.54m²/g）。800℃使用后的比表面积为494.14m²/g,相对650℃的456.75m²/g有少量增加,原因是在高温下生物质催化裂解反应加快使积碳速度变慢。催化剂使用后部分Ce²⁺和CeO₂发生还原反应生成单质Ce,但同时还有大量CeO₂存在,证明该催化剂可再生循环利用。4、随温度升高焦油中LPAHS相对含量增加,分别为35.80%、47.16%、58.03%、54.46%、61.80%,说明其在较高温度下难以除去并且在较高的温度会刺激多芳香化合物的形成。HPAHS随温度升高相对含量分别为13.49%、8.83%、12.00%、16.88%、21.35%,需要在更高温度下才能发生裂解。在使用第4次后HPAHS有大幅度增加,杂环芳烃和单环芳烃也不再呈下降趋势,说明随催化剂使用次数的增多催化性能下降,影响多环芳烃的裂解行为以及单环芳烃向多环芳烃环化反应。本课题通过对废弃物的利用,对缓解全球能源紧张问题提出有效的解决方法。以半基催化剂为催化原料,进行生物质热解试验,分析催化剂的催化性能和再生性能,为选择最优催化剂充分热解生物质提供合理依据。