生物质气化过程中的焦油问题不仅降低了生物质气化效率,还会腐蚀、堵塞下游管道及设备。在众多的焦油处理手段中,催化重整是生物质气化焦油较为有效的处理方法,在处理焦油的同时将焦油转化为可燃气体加以利用,一定程度上提高了生物质气化效率。然而传统催化重整所需反应温度较高（约为700-900℃）,并且催化重整中催化剂也要面临着积碳、烧结失活等问题。为了解决这个问题,本文以聚光太阳能作为光源和热源,同时开发具有光热协同催化效应的催化剂,太阳光活化焦油使催化重整反应向中低温、高碳转化率进行,为焦油问题的处理开辟了一条新的途径。本文具体研究内容如下:本文选用甲苯作为焦油模型化合物,在光热催化实验台架开展了聚光太阳能驱动甲苯水蒸气重整实验,催化剂采用常见热催化剂白云石、Ni-γAl2O3、Ni-AC、CeO2。结果发现在中低温600℃的条件下,Ni-γAl2O3、Ni-AC的甲苯碳转化率分别为78.48%、81.76%,然而却存在催化剂表面活性组分Ni易团聚、易烧结等问题。根据光热催化剂设计理论模型,以TiO2、ZnO、CeO2作为光载体,金属Ni为活性组分,采用浸渍法和共沉淀法分别制备了Ni-TiO2、Ni-ZnO、Ni-CeO2三种光热催化剂,在光热催化实验台架上进行甲苯水蒸气重整实验。发现Ni-CeO2拥有非常优异的催化重整效果,在中低温600℃下,甲苯碳转化率高达91.8%。通过对活性组分Ni与光载体CeO2进行独立重整实验,它们独立实验的加权碳转化率为52.52%,远低于Ni-CeO2的甲苯碳转化率。由此可以推断活性组分Ni与光载体CeO2之间存在着很强的协同作用。为了验证Ni-CeO2的光热协同催化效应,并揭示其作用机理,采用截至滤光器将波长小于420nm的紫外光和少部分可见光滤除掉,仅留剩余部分可见光与红外光驱动Ni-CeO2进行甲苯水蒸气重整。结果发现,滤光后的甲苯碳转化率为82.2%,相比与光热催化条件下的碳转化率低9.6%,这是因为全光谱照射条件下CeO2表面受到光照后产生的活性氧(例如,O2-)和羟基自由基（·OH）等活性物质,同时对吸附在CeO2表面的甲苯起到活化作用,促进了甲苯催化重整反应的发生。由此验证,Ni-CeO2催化剂活性组分与光载体间存在光热协同作用。为探究Ni-CeO2的最佳实验工况参数,通过控制变量的方法,改变反应温度、S/C、活性组分Ni的负载比例、载气流量在光热催化实验平台上进行甲苯水蒸气重整实验。最终考虑到经济性等因素,Ni-CeO2的最佳实验工况参数为:反应温度为600℃、S/C为3、活性组分Ni的负载比例为10 wt%、载气流量为100ml/min。此时,Ni-CeO2的甲苯碳转化率为91.8%,合成气产量为213.97mmol/g,H2/CO为5.73,拥有较高的碳转化率和优质合成气。在此工况下,考察了Ni-CeO2的循环使用性能,结果发现,Ni-CeO2具有不错的抗积碳、烧结能力,8次循环实验后,碳转化率仅下降1.6%。