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化石燃料的过度利用已带来日益枯竭和诸多环境污染的问题,开发生物质的高值化利用对优化能源结构具有至关重要的意义。作为生物质的三大组分之一,木质素富含复杂的有机含氧芳环结构单元,这有望促使其成为获取清洁液体燃料和增值化学品的原料。金属-酸双功能催化剂能提供酸性活性位点促进木质素及其衍生油中C-O键选择性断裂。而金属-酸双功能催化剂在制备过程中存在着金属纳米颗粒易团聚、活性组分易流失和金属与催化载体之间的相互作用力较差等重点问题。在本论文中,基于木质素及其衍生油的催化加氢转化的思路,利用沉积-沉淀（DP）的策略调控金属纳米颗粒的尺寸大小和分散性,构建了具有高分散性的Ru/M、Fe Ox-Ru/M、Ru/Hβ-25和三种Pd基沸石分子筛催化剂。以脱碱木质素为研究原料,通过一系列催化剂表征和木质素、木质素衍生油及相关模型化合物的催化加氢转化来详细探索金属-固体酸催化剂结构与催化加氢反应活性的构效关系。对木质素的氢解产物和催化加氢脱氧（HDO）提质前后的木质素衍生油进行系统的分析,旨在阐释木质素及其衍生油的催化加氢转化中的反应机理,为木质素及其衍生油的高值化利用提供一定理论指导。基于木质素的两步催化转化为清洁液体燃料的思路,利用DP制备出具有较小尺寸的Ru金属纳米颗粒和中等酸性位点分布的Ru/M催化剂,而这些特点有利于提高芳醚的C-O键的裂解活性。在160 oC和3 MPa初始氢压（IHP）的相对温和条件下,Ru3%/M能高效催化二苯醚、二苄醚和苯甲醚的HDO转化为环烷烃,这表明体系中的H…H和H+的活性氢协同转移对芳醚的催化HDO至关重要。5次持续循环后,其转化率略微下降至87.60%,表明Ru3%/M催化剂对二苯醚的催化HDO具有良好的循环性。木质素的Na OH催化乙醇醇解产物的石油醚可溶组分（PESC）中含氧有机化合物的相对含量（RC）占95.46%,其中酚类化合物以烷基酚为主。通过调控催化剂Ru3%/M的进料量,从而优化PEEP的催化HDO提质的工艺条件。当催化剂用量与PESC的质量比选为1:1时,提质后的PESC中环烷烃的RC为74.36%,其具有清洁液体燃料的应用潜力。利用Fe物种改性Ru/M催化剂构建出低负载量的Ru Fe合金催化剂,即Fe Ox-Ru/M催化剂,将其用于甲醇体系中的芳醚和脱碱木质素的催化氢解。Fe物种的引入可以促进Ru/M催化剂的酸性位点的增多和减小金属纳米颗粒的尺寸,并有利于提高Ru Fe合金的分散性。基于XRD和XPS的分析,表明大部分Fe物种在Ru Fe/M催化剂中以Fe Ox的形式存在。在反应温度260 oC、1 MPa IHP和3 h的条件下,Fe Ox-Ru/M催化2-苯氧基-1-苯乙醇氢解的转化率和芳香族化合物产物的选择性均为100%。延长反应时间为3 h时,Fe Ox-Ru/M催化4-苄氧基苯酚氢解的转化率可达98.0%,其氢解产物中未出现加氢的产物。Ru Fe合金的协同效应有利于强化Fe Ox-Ru/M催化β-O-4和α-O-4键的断裂过程。在反应温度260 oC、1 MPa IHP和5 h的条件下,Fe Ox-Ru/M催化木质素氢解的液体产物收率为47.8 wt%。相比非催和负载单一金属催化木质素氢解,Fe Ox-Ru/M催化木质素氢解的液体产物中酚类化合物的RC最低,其中烷氧基苯酚占主导,这表明Fe Ox-Ru/M的引入能促进木质素氢解中间体的脱氧过程。通过优化催化载体类型和制备策略,选出用于愈创木酚的催化HDO活性最高的催化剂。对于利用直接浸渍法（DWI）和DP制备出催化剂Ru3%/Hβ-25（DWI）和Ru3%/Hβ-25（DP）,在正己烷体系中Ru3%/Hβ-25（DP）催化愈创木酚HDO表现出更高的催化活性,并利用各种表征手段重点分析这两种催化剂的结构差异。由一系列表征分析可知,相比催化剂Ru3%/Hβ-25（DWI）,Ru3%/Hβ-25（DP）具有更小的Ru纳米颗粒尺寸和更多的酸性位点,这有利于强化愈创木酚的Car-OCH3和Car-OH键的断裂活性。基于此,在初始反应温度180oC、IHP 3 MPa和12 h的条件下,将此高活性的催化剂应用于脱碱木质素衍生油的HDO提质。提质后的木质素衍生油中含O杂原子基本上被高效原位脱除,烃类化合物的RC值为93.73%,其中1,2,3,4,5,6-六甲基苯占36.67%。HDO提质后的木质素衍生油具有成为高品质生物燃料的潜力,这证实Ru3%/Hβ-25（DP）催化木质素衍生油HDO提质具有优异的反应活性。进一步将高分散的催化剂Ru3%/Hβ-25（DP）用于甲醇体系中的三种典型的芳醚和脱碱木质素的催化氢解研究。在260 oC、1 MPa IHP和2 h的反应条件下,Ru3%/Hβ-25（DP）催化苯氧基乙苯、苯基苄基醚和二苯醚氢解氢解的反应活性具有一定的差异性,这是由于三种C-O桥键的键解离能不同。经过5次持续循环后,苯氧基乙苯的转化率降低为80.86%。而Ru3%/Hβ-25（DP）的酸性位点可促进芳醚的催化氢解中间体的甲基化转化为烷基化产物。通过优化氢解反应条件,在300 oC、IHP 1 MPa和5 h的初始条件下,液体油产物的收率可达50.1 wt%,其中愈创木基酚含量占主导,这表明催化剂和热效应能提高氢解效率。对木质素氢解中酚类化合物形成机理进行详细分析,高分散的催化剂Ru3%/Hβ-25（DP）可强化木质素的C-O键断裂和氢解中间体的甲基化的过程。利用碱处理和离子交换的方法先对三种同一Si/Al比的沸石分子筛进行预处理,而后利用DP方法制备出三种Pd基固体酸催化剂,并利用这三种催化剂考察愈创木酚的催化HDO活性。相比其它两种Pd基分子筛催化剂,Pd2%/Hβ-25催化愈创木酚HDO表现出转化率为100%和高收率的多环环烷烃产物的优势,这主要归因于分布较广的酸性位点和较小尺寸的Pd纳米颗粒的协同效应。同时此催化剂也适用于其它酚类单体的高效催化HDO转化。进一步将此催化剂用于两种不同来源的脱碱木质素衍生油的催化HDO,提质后的两种木质素衍生油中烃类单体含量分别为82.27和83.29%,并提出了基于复杂组分体系下的具有小尺寸金属纳米颗粒的金属-固体酸催化剂催化木质素衍生油的HDO提质机理。该论文有115幅图、89个表和261篇参考文献。