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生物质是实现化石能源全代替的可再生能源,既可以得到燃气、液体燃料和固体燃料等多种高品位能源,也可以被选择性地转化为高附加值化学品。海洋生物质微藻具有分布广泛、不占用耕地、光合作用强和生长周期短等优势,成为最具潜力的生物质资源之一。与化学转化、生物化学转化相比,热化学转化为生物质提供了一种简单的路径。作为一种新型的热化学转化方式,化学链（Chemcial looping）转化具有能源利用率高、氧化程度可控、产品内分离等特点,为生物质的热化学转化提供了新思路。本论文以微藻为生物质原料,采用钙铁复合载氧体,对微藻的化学链热解、气化进行了开创性试验研究。首先,根据CaFe2O4载氧体氧化态和还原态对微藻热解的不同作用,构建了两个化学链热解-气化分级转化路径。研究表明,氧化态载氧体用于微藻热解的化学链路径中,载氧体有利于芳构化反应,得到高附加值的芳香烃化学品,600 oC下,甲苯的相对峰面积为10.26%。还原态载氧体用于微藻热解的化学链路径中,载氧体有利于碳氢化合物的生成,其中烯烃的相对峰面积为30.38%,高位热值达34.18 MJ/kg,提高了生物油的燃料品质。微藻热解半焦与载氧体的气化过程可以得到富H2、或富CO合成气,并且载氧体被还原,实现了载氧体的化学链过程,证明了化学链在生物质热解-气化分级转化过程的可行性和灵活性。其次,针对氧化态载氧体用于微藻热解的化学链路径,制备了CF5、CF2、CF和C3F2四种不同比例的氧化态Ca-Fe复合载氧体,并研究了其在微藻化学链热解-气化过程中的反应特性。在热解温度600 oC下氧化态的Ca-Fe复合载氧体有利于高附加值产品的生成,其中CF2和CF载氧体有利于芳构化反应,甲苯的相对峰面积分别为10.26%和31.99%;CF5和C3F2载氧体则有利于4-甲基,2-戊醇的生成,相对峰面积分别为21.23%和20.69%。氧化态的CF2和CF载氧体与微藻热解焦的化学链气化实验,结果表明:当无水蒸气作为气化剂时两种氧化态载氧体均有利于CO气体的生成,当水蒸气作为气化剂时产生的气体主要为H2。最后,针对还原态载氧体用于微藻热解的化学链路径,研究了四种还原态Ca-Fe复合载氧体在微藻化学链热解-气化过程中的反应特性。研究表明,还原态Ca-Fe复合载氧体有利于高品质生物油的生成,四种还原态复合载氧体的碳氢化合物的液相相对峰面积分别高达19.35%、49.28%、39.82%和51.21%,烯烃的相对峰面积分别为14.87%、30.38%、22.24%和40.71%,高位热值由20.51 MJ/kg分别增至35.28 MJ/kg、34.18 MJ/kg、36.04 MJ/kg和37.99 MJ/kg。分析其机理:CaO和Ca2Fe2O5均有利于热解油的酮基化反应和加氢脱氧反应,大大降低了液相的含氧量和含氮量,提高了热解油的碳链长度,进而提高了燃油的pH值和热稳定性。为生物质热解制备高品质生物油提供新思路。