一次能源的日渐枯竭及其利用过程中对生态环境造成的污染问题迫使各国致力于寻找可替代、可持续、可再生的新型能源。生物质能因为具有二氧化碳零净排放、可循环再生、低氮低硫、易于储存运输等优点得到了广泛关注。热解气化能够直接制备合成气,进而用于燃烧发电及合成液体燃料和化学制品等,是实现生物质高效清洁利用的有效途径。焦油是生物质热解制气过程中不可避免的产物,其在常温下冷凝,会堵塞热交换器管道、发动机等设备,严重影响系统的安全稳定运行,是当前限制生物质热解技术发展的重要难题之一。目前最有前景的焦油脱除方法是催化裂解法,其可以在较低的温度条件下实现焦油的裂解转化,转化成H₂和CO等小分子气体,提高合成气品质。（1）本文选用稻壳为生物质原料,首先通过热重分析仪及固定床研究其热解及产物特性,研究发现稻壳热解的主要阶段发生在200⁴50℃之间,800℃时热解过程结束。随着温度的升高,半焦产率降低并在800℃趋于不变,焦油产率在600℃时出现最大值,气体产率随着温度的升高逐渐增多,尤其是H₂、CH₄和CO产率增加明显。（2）使用微型流化床反应器研究了稻壳热解的动力学特性,过程中加入CuCl₂和ZnCl₂作为催化剂,使用等转化率和模型拟合法求取热解动力学参数。结果表明,铜和锌的存在明显地影响了气体组分的释放特性和转化率。CuCl₂的添加降低了H₂、CH₄、CO₂和CO形成的活化能。ZnCl₂的加入也降低了生成H₂、CH₄和CO₂所需的活化能。通过对热解后半焦的分析研究可以看出,稻壳半焦表面形成了金属铜纳米颗粒,ZnCl₂作用下的半焦孔隙结构也得到了大幅提升。（3）基于ZnCl₂的扩孔作用,使用KOH、H₃PO₄和ZnCl₂三种典型活化剂制备稻壳半焦催化剂,使用双温区固定床研究催化剂对焦油的催化裂解影响。结果表明半焦催化剂能有效地将生物质焦油转化为可燃气体,显著提高了H₂、CO和CH₄的产率。活化剂的加入提高了半焦的孔隙结构和金属元素的含量,继而提高了催化效率,并且RHC-KOH>RHC-H₃PO₄>RHC-ZnCl₂。经过5次循环试验,相应的焦油转化率仅出现较小程度的下降,说明催化剂的循环稳定性较好。（4）综合提高催化剂孔隙结构和增加活性位点这两种改进策略,进一步研究了CuCl₂和ZnCl₂共同作用下制备的稻壳半焦催化剂对焦油的催化裂解影响,结果表明生物质原生焦油经催化后分解为含氧芳香族化合物和轻质焦油化合物。随着催化剂孔隙结构的增强,金属铜纳米颗粒的团聚作用减弱,平均粒径约17.2nm左右。催化剂结构的改善对焦油转化效率逐渐提高,同时焦油转化效率随金属负载量的增加而增加,在800℃重整温度下,使用RHC-1.0Cu1.0Zn作为催化剂时,焦油转化效率最高达到94.5%。本文共有48幅图,15个表格和145篇参考文献。