在能源和环境的双重压力下,生物质能的开发利用逐渐得到重视,生物质热解气化技术是当前生物质能源转化利用的重点技术。本文以抑制焦油、获得高品质可燃气体为最终目标,制备了橄榄石和铁矿石基催化剂,研究了热解工艺条件、催化剂对棉秆、核桃壳热解过程的影响,并利用动力学分析方法对热解过程进行了分析,揭示了生物质热解过程的反应规律,提出了矿物基载镍催化剂对生物质热解的影响机制。研究结果如下:热失重（TG-DTG）曲线得出,棉秆、核桃壳热解可分为失水、过渡、主热解、炭化等四个阶段,升温速率越大,失重率和失重速率越大。核桃壳失重率、失重速率、半纤维素及挥发分含量高于棉秆,热解活化能低于棉秆,表明核桃壳更容易发生热解反应。利用Coats-Redfern法,在反应级数n=1时得到的热解参数相关性最好,表明一级反应模型能很好的描述棉秆、核桃壳热解过程。Doyle法和Ozawa法求解的结果变化趋势基本一致,Ozawa法得到的活化能大于Doyle法和Coats-Redfern法。利用自制的固定床反应器进行热解实验得出,随着热解温度的升高,半焦、焦油、CO₂含量减少,总气体、H₂及CO含量增加。热解温度为650℃时,焦油、CO₂含量最小,总气体、H₂及CO含量最大。载镍催化剂的添加,促进了焦油裂解、水煤气变换以及甲烷的重整反应,棉秆、核桃壳总气体和H₂含量分别提高到50%和30%,焦油产率降低到10%左右。随着NiO负载量的增加焦油和半焦产率逐渐减少,合成气含量逐渐增加。当镍载量为7%时,焦油、CO₂及CH₄含量最低,总气体、H₂及CO含量最高。然而,NiO自还原消耗一定量的热解气,过高的NiO负载量导致产气中H₂和CO含量的减少,CO₂含量的增加,因此,NiO含量不宜过高。四种催化剂对焦油的裂解循序为:NiO-橄榄石>NiO-铁矿石>煅烧橄榄石>煅烧铁矿石。根据载镍催化剂对生物质热解过程的影响以及实验前后催化剂的XRD、TPR和SEM分析,提出了载镍催化剂对生物质热解的影响机制:热解过程中,NiO-橄榄石、NiO-铁矿石催化剂表面的部分NiO被热解气中的还原性气体还原成单质Ni,同时,橄榄石、铁矿石表面的部分Fe₂O₃还原成Fe₃O₄。在这个过程中,催化剂对生物质热解有双重作用:一方面,催化剂对生物质热解焦油的裂解具有催化作用,促进焦油和热解所产生的水蒸气的重整反应提高产气中的合成气含量,同时抑制热解过程中产生的自由基间的二次聚合。另一方面,催化剂的存在进一步促进了原料的热解反应速率,促进了半焦的进一步热解,提高了生物质热解过程中碳的转化率和原料利用率。