生物质高温热解可以让焦油大分子二次裂解,提高向热解气的转化率,然而在高温缺氧环境下焦油二次裂解会经历重组、缩聚等过程形成碳烟颗粒,降低碳转化率和产品气的纯净度,具有高毒性和致癌性。研究生物质三大组分单独热解时的热化学特性及碳烟的生成规律可以从原料初始组成的角度解释不同种类生物质的高温热裂解差异性。此外,不同于纯惰性气氛热解,实际工程应用中在纯惰性热解气氛中添加部分CO₂可以提高原料转化率,也可以循环利用烟气中的CO₂减少温室气体的排放。因此本文首先分别对纤维素、木聚糖和木质素在纯N₂和混合气氛（80%N₂、20%CO₂）下进行热解对比并运用Coats-Redfern积分法求得动力学参数,发现气氛中添加20%CO₂对纤维素和木聚糖的热解起到催化作用,降低第一段失重的活化能,使失重提前发生,且在高温区会还原部分热解炭,减少固体剩余。然而添加CO₂对木质素失重的影响不明显。综合对比三组分热解的活化能大小顺序为:纤维素>木聚糖>木质素。其次,在自行搭建的固定床高温热解试验台上对三组分进行混合气氛下热解,并滤集碳烟颗粒,分析碳烟产率和理化特性,发现碳烟产率均随温度增大先升后降,且木质素由于富含芳环,热解会产生相对更多的碳烟颗粒;升高热解温度使碳烟的粒径减小,使粒径更均匀化,碳烟更成熟;木聚糖碳烟的平均粒径最大,木质素和纤维素碳烟的石墨化程度更高;提高热解温度会降低碳烟的氧化活性,三组分碳烟的表观活化能E和表观频率因子A排序为:纤维素>木质素>木聚糖。最后,利用超声萃取碳烟上的PAHs浓缩液,并对EPA优先检测的16种PAHs定性定量分析,并对碳烟形成的路径进行探究归纳,发现温度升高使碳烟上PAHs的含量总量下降,但平均环数增加,高温促进PAHs的长大;木质素碳烟上的PAHs含量最低,但其平均环数最多,木聚糖碳烟上的PAHs含量最高,这也一定程度造成了其热稳定性相对更差的特性。