生物质作为当今重要的清洁能源,具有很大的发展潜力,生物质热解过程中产生的焦油往往会对传输管道、环境和人体造成巨大的危害,然而生物质焦油成分复杂且难以去除,所以焦油是生物质利用的一个难题。本文提出以生物质热解废弃物生物炭作为载体,采用溶胶凝胶法制备出纳米级别的Ni-Fe材料,考察其对焦油模拟物甲苯的催化裂解性能,并以实际的焦油为对比,研究其对二者的催化裂解机理。原始生物炭具有丰富的孔隙结构,存在细颈瓶状孔和开放型的孔;生物炭比表面积303.47 m²/g,平均孔径4.21 nm,具有良好的吸附性能;负载金属后,材料的比表面积和孔径变小,吸附量下降。XRD和XPS分析结果表明,负载金属均匀分散在生物炭载体表面,并以Fe₂O₃,NiO,NiFe₂O₄的形式存在。随着温度的升高、负载量的增加、水蒸汽/生物质炭比的提高和气体停留时间的增长,甲苯的催化裂解性能逐渐提高并趋于稳定,。材料的活性在8h后开始下降。基于以上实验得到最优的反应条件:温度为800℃、Ni和Fe的负载量分别为6%、水蒸汽/生物质炭比为1、气体停留时间为0.5s。此时,甲苯的去除率为96.61%,H₂、CH₄、CO、CO₂的相对含量为36.45%、0.029%、0.16%、0.05%。在最优条件下研究材料对甲苯的催化裂解过程:甲苯在材料催化裂解作用下生成小分子气体产物（H₂、CO、CO₂、CH₄）等,同时在生物炭表面产生积碳。催化裂解后材料的孔径变小,孔道被灰分和积碳堵塞,吸附量进一步下降,并且金属活性组分被还原为部分Ni和Fe的单质。甲苯的催化裂解反应和生物炭的水蒸汽气化反应动力学研究证明其分别符合一阶整体动力学模型和未反应收缩核模型。在最优条件下研究材料对实际焦油的催化裂解效果和催化裂解过程。在焦油中定性出有机物86种经char,Fe-6/char,Ni-6/char,Ni-6-Fe-6/char催化裂解后有机物种类分别降为84,83,75,62种。char、Fe-6/char,Ni-6/char和Ni-6-Fe-6/char催化裂解后单芳香烃含量增多,杂环、轻多环芳香烃和重多环芳烃含量减少。焦油分子经过材料催化裂解后,焦油中的大分子多环芳烃、杂环化合物会转化为小分子的单环芳烃。