生物质焦油重整催化剂的研究进展

尚 双， 兰 奎， 王 艳， 张娟娟， 秦振华， 李建芬

(武汉轻工大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430023)

能源和环境问题是当前关注的热点问题。自20世纪以来，世界能源结构主要是以化石燃料为主，但是随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，化石燃料作为不可再生能源，已无法满足人们对能源不断扩大的需求。中国早在2015年就已经成为了全球最大的能源消费国和二氧化碳排放国[1]。长期开发和使用化石能源终将面临燃料枯竭的问题，预计到2050年石油储量将枯竭[2]。因此，有必要寻找清洁能源和可再生能源来取代化石燃料。太阳能、风能、潮汐能、地热能、水能、核能和生物质能等丰富、低碳、环保的新能源变得越来越重要。在这些新能源中，由于地域和气候等因素的影响，太阳能、风能、潮汐能和地热能会受到一定的限制；水能和核能对生态环境会产生一定的影响。只有生物质能不仅能够提供稳定的能量输出，而且其作为燃料使用是一种碳平衡过程，释放出来的二氧化碳量等于植物生长过程中通过光合作用所吸收的二氧化碳量，二氧化碳的净排放量近似为零，可以有效缓解温室效应[3]。预计，到2050年，生物质能将占世界一次能源使用量的15%～50%[4]。

氢气作为一种无污染的能源，可以减少人类对化石燃料的依赖，在未来的能源结构中将发挥重要作用，因而受到了广泛关注。然而，目前大部分氢气的生产都是基于化石燃料重整[5-6]，其中天然气重整占比48%，石油重整占比30%，煤气化占比18%，而通过电解水制氢仅占4%。化石燃料重整会释放出大量的CO2、NOx和SOx等污染性气体到大气环境中[7]，因此，寻找一种新的制氢工艺成为了人们研究的热点。生物质能作为可再生能源，在替代化石燃料和减少温室气体排放方面具有巨大的潜力[8]。生物质的热解和气化技术由于能够有效地实现生物质固体废弃物的资源化利用而一直备受关注。热解能够完全利用生物质原料，其产物分别是气体(主要为H2、CO、CO2和CH4等不可冷凝气体)、焦油和焦炭[9-11]，同时避免形成有毒有害的有机化合物[12-13]。生物质热解存在的问题是热解气中H2和CO等可燃性气体含量较低，同时气体中伴有的大量焦油会在低温下冷凝，长时间累积会堵塞工艺下游的管道，从而增加工艺成本。除此之外，焦油还会造成大量的能量损失以及与焦油相关的环境问题[14]。焦油通常具有很强的腐蚀性和黏性，其成分高度复杂[15]，主要是由多环芳烃和芳香族化合物等一些有毒有害的物质组成[16-17]。因此，如何去除焦油成为了广泛关注的问题。焦油的去除方式有物理法(干气净化和湿气净化)、热处理法(常规的热裂解和等离子裂解)和催化裂解法(镍基催化剂等)[18]。其中，催化裂解法具有较高的焦油裂解效率和气体重整能力，将焦油转化为有用的合成气，被认为是一种技术上可行且经济的气体净化技术[19-20]。生物质的催化热解不仅能够有效地去除焦油，而且能够对热解气提质净化，提升H2和CO的含量，于是各种类型的催化剂被开发出来。因此，作者归纳总结了各种类型催化剂的催化性能，比较了它们之间的差异，以期寻找一种高效和低成本的催化剂。

1 镍基催化剂

金属镍能够破坏C—C和C—H键，镍基催化剂因其良好的催化性能和相对低的成本而被广泛应用于生物质热解气净化过程中。一些研究还表明，镍基催化剂具有逆转氨反应的能力，因此可以减少生物质气化和焦油重整过程中NOx的排放[21]，然而镍基催化剂的使用通常需要载体。Ni基催化剂的常用载体可分为如下几类：1) 金属氧化物(γ-Al2O3、MgO、CaO、CaCO3、La2O3和CeO2等)；2) 天然矿石(坡缕石、白云石和橄榄石等)；3) 分子筛(SBA-15、ZSM-5、MCM- 41和ZY型沸石等)；4) 生物炭(稻壳炭、轮胎焦和褐煤焦等)。载体可以有效地改善金属的分散性，抑制金属颗粒的聚集，控制金属颗粒的粒径[22]。载体的酸度、比表面积、孔隙结构和电子结构等参数对于催化剂的催化活性具有重要影响[18]。

1.1 金属氧化物为载体

Al2O3是Ni基催化剂最常用的载体。Li等[23]以γ-Al2O3为载体制备了纳米NiO/γ-Al2O3催化剂并用于稻壳水蒸气气化制备富氢合成气，研究表明：NiO/γ-Al2O3催化剂具有较高的焦油和烃类裂解能力，并显著提高了气体产量；使用纳米NiO/γ-Al2O3催化剂在800 ℃下气化稻壳，焦油的产量从32.5 g/m3显著降低到0.14 g/m3，而气体的产量从1.82 m3/kg增加到2.35 m3/kg。

大量研究表明，具有较高比表面积的催化剂可以提供更多的活性位点而表现出较高的催化活性[24]。纪婷婷等[25]以介孔MgO为载体通过浸渍法制备了介孔Ni/MgO催化剂并用于水蒸气重整生物质焦油模拟物苯酚制氢，结果表明：介孔MgO载体具有较大的比表面积(66.4 m2/g)能有效提高金属镍在载体上的分散性，同时较大的孔径(10.1 nm)有利于反应物和产物在催化剂孔道中的扩散。史训旺等[26]以坡缕石(PG)和γ-Al2O3为复合载体制备了NiO-Fe2O3/PG-γ-Al2O3催化剂用于秸秆热解，结果发现：PG-γ-Al2O3复合载体的比表面积高达134.21 m2/g，催化剂具有较高的催化活性和较长的使用寿命，能够显著提高热解燃气的品质。

然而，单金属Ni基催化剂存在易于通过炭沉积和镍颗粒的烧结而失活的问题[22,27]，于是一些研究者通过添加助剂制备双金属或多金属催化剂来改善催化剂的催化性能和使用寿命[28-29]。Ni基催化剂的常见助剂为碱及碱土金属(K、Mg和Ca等)、过渡金属(Fe、Mn、Co和Cu等)和稀土金属(La和Ce等)。Liu等[30]以坡缕石(PG)为载体制备了Ni/PG催化剂用于生物质焦油气化，并通过添加助剂Fe、Mg、Mn和Ce来改善Ni/PG催化剂的催化性能。研究结果表明：助剂Mg、Mn和Ce 的促进作用比较微弱，而Fe是促进Ni/PG催化剂催化性能的最佳助剂，当助剂Fe的负载量从0增加至8%时，焦油的转化率从64.4%提高到99.9%，H2的产量从98.7 mL/g提高到345.5 mL/g。进一步研究发现在8%Fe- 6%Ni/PG 催化剂中有Fe-Ni合金的存在，其提高了催化剂的催化活性，且活性组分Fe和Ni之间存在协同作用。

Wang等[31]研究发现在Ni/Al2O3催化剂中添加适量的助剂Co，可提高催化剂的催化活性、抑制积炭的产生和延长催化剂的使用寿命。随着助剂Co添加量的增加，焦油的产率逐渐降低，当n(Co)/n(Ni)=2.5时，Ni-Co/Al2O3催化剂在生物质焦油蒸气重整过程中表现出最高的催化活性，继续增加助剂Co的添加量反而使焦油的产率增加。Ni-Co/Al2O3催化剂之所以表现出最高的催化活性是由于Ni和Co原子之间的协同效应，这种协同效应表现为提高了金属在载体表面的分散性和催化剂的还原性。

Chen等[32]通过添加不同量的Ca来改善催化剂的性能，制备了Ni/CaAlOx催化剂用于热解-重整生物质木屑制备富氢合成气。研究发现：随着Ni/CaAlOx催化剂中n(Ca) ∶n(Al)从1 ∶3提高到3 ∶1时，气相中CO2从20%下降到12%，表明在Ca浓度较高的条件下，水煤气变换反应受到了抑制，二氧化碳重整反应得到了促进。此外，助剂Ca并不会影响生物质热解的总产气量和产氢性能。

1.2 天然矿石为载体

天然矿石，如白云石、橄榄石、壳类等，广泛存在于自然界中而且价格低廉，可直接或煅烧后用作催化剂。但是，天然矿石直接用作催化剂对于焦油的裂解效果并不是很理想，因此，一些研究者将天然矿石作为催化剂载体，负载具有催化活性的金属后制备高效的催化剂。

白云石是一种钙镁矿石，其化学成分为CaMg(CO3)2，主要由30.4%CaO和21.7%MgO组成，还含有一些其他微量矿物质，如SiO2、Fe2O3和Al2O3等。与未煅烧的白云石相比，煅烧过的白云石具有更大的比表面积和表面拥有更多的氧化物，对焦油的裂解表现出更高的催化活性[18]。但是，煅烧的白云石机械强度较差，从而限制了其应用。Chang等[33]以白云石为载体制备了Ni/白云石催化剂用于生物质焦油的气化，并与在550 ℃下煅烧过的白云石进行比较。研究发现：煅烧过的白云石具有一定的催化活性，并且在白云石上负载活性金属Ni能够显著提高催化剂的催化活性。与白云石直接作为催化剂相比，使用Ni/白云石催化剂时H2的产率增加了33%，合成气的产率增加了7%，CH4的产率减少了59%。

李兰兰等[34]以橄榄石为载体制备了Ni/橄榄石催化剂用于焦油模拟物甲苯的催化重整，并与在900 ℃下煅烧过的橄榄石进行比较。研究发现：橄榄石对甲苯裂解反应和重整反应均具有一定的催化活性；然而，镍的引入使橄榄石的催化活性降低了，这主要是因为镍的引入减少了催化剂的比表面积。但是，在甲苯的水蒸气重整反应中，Ni/橄榄石催化剂的催化活性要高于橄榄石，并且在连续使用28 h后仍然保持较高的催化活性。

Yang等[35]以煅烧过的鸡蛋壳(CES)为载体分别负载Fe、Ni、Co和Cu制备催化剂，用于生物质焦油的蒸气重整，并与无催化剂和商业CaO催化剂进行比较。研究发现：煅烧过的蛋壳为多孔结构并具有碱性，可用于生物质焦油的吸附和分解。单独的鸡蛋壳作为催化剂就表现出较高的催化活性，H2的产率是无催化剂的4.9倍，是商业CaO催化剂的3.7倍。另外，负载金属能够进一步提高催化剂的性能，其中负载Cu的CES催化剂表现出最高的催化活性。

1.3 以分子筛为载体

分子筛是通过氧原子连接的结晶硅酸盐和铝硅酸盐，拥有丰富的孔结构、高比表面积和表面酸度。分子筛催化剂具有以下特点[36]：酸度可调；较好的热稳定性；高比表面积；抗氮、硫化合物；不易积炭；易再生。

Zhang等[37]分别以Al2O3和SBA-15为催化剂载体制备镍负载量为20%的Ni/Al2O3和Ni/SBA-15催化剂来对比载体特性对于催化剂性能的影响。研究发现：Al2O3载体的比表面积和孔半径分别为230.7 m2/g和4.14 nm，而SBA-15载体的比表面积和孔半径分别为563.1 m2/g和2.9 nm，即SBA-15载体拥有更大的比表面积和更小的孔径。同样地，Ni/SBA-15催化剂的比表面积(333.1 m2/g)显著高于Ni/Al2O3催化剂(139.9 m2/g)。尽管Ni/SBA-15催化剂中的NiO颗粒粒径(16.7 nm)比Ni/Al2O3催化剂中的NiO颗粒粒径(5 nm)要大，但是NiO颗粒很容易填充到Al2O3的空隙中，而Ni/SBA-15 催化剂中的NiO颗粒主要分布在孔径外，同时较大的比表面积增加了NiO颗粒的分散性，使得Ni/SBA-15催化剂上可用的活性位点更多，催化性能更优。另外，Ni/SBA-15催化剂比Ni/Al2O3催化剂更加稳定，在更长的时间内保持更高的催化活性。

Zhao等[38]分别以Al2O3和MCM- 41为载体制备了Ni/Al2O3和Ni/MCM- 41催化剂，并用于纤维素热解制备富氢气体。研究发现：Al2O3载体和MCM- 41载体的比表面积分别为155和979 m2/g，MCM- 41载体为高度有序的正六边形多孔结构，NiO颗粒均匀地分散在载体表面，其形状规则且与载体的孔结构相同。尽管负载镍破坏了MCM- 41载体的部分六边形孔隙结构，但Ni/MCM- 41催化剂的比表面积仍然高达789 m2/g以上。与Ni/Al2O3催化剂相比，使用Ni/MCM- 41催化剂能够显著提高H2和总气态产物的产率，对焦油和轻质有机化合物的裂解和重整具有更高的催化活性。

Chen等[39]以 HZSM-5为载体制备了Ni-xMgO/HZSM-5催化剂，并用于生物质焦油的催化裂解。研究发现：Ni/HZSM-5和Ni-2MgO/HZSM-5催化剂的比表面积分别为316.068和281.389 m2/g，Ni颗粒均匀地分散在HZSM-5载体表面。Ni/HZSM-5催化剂在生物质焦油的裂解过程中表现出较高的催化性能， HZSM-5载体能够提供酸性位点，与焦油中的大分子碳结合形成碳正离子。由于碳正离子的结构不稳定，在断裂的过程中形成大量的H2、CH4和短烯烃碳氢化合物。添加适量的MgO能够降低催化剂的酸性，从而降低焦炭的沉积速率，提高催化剂的性能。

Grams等[40]以不同的介孔二氧化硅合成材料为载体制备了镍基催化剂，并用于生物质纤维素热解制备富氢气体，考察了Ni/SBA-15、Ni/SBA-16、Ni/KIT- 6和Ni/MCM- 41催化剂的催化性能，并与商业Ni/SiO2催化剂进行比较。研究结果表明：SBA-15、SBA-16、KIT- 6和MCM- 41载体的比表面积分别为802、 743、 667和852 m2/g，载体上NiO颗粒的平均粒径分别为30、 13、 20和43 nm。Ni/SBA-16催化剂中的NiO颗粒主要分布在孔隙中，所以其可用的活性位点较少，催化性能较差，而其他催化剂中的NiO颗粒主要分布在载体表面。Ni/MCM- 41催化剂由于其NiO颗粒较大，团聚严重，所以催化性能也较差。同时，Ni/SBA-15和Ni/KIT- 6催化剂具有更大的孔容和孔径，有助于较大的反应中间体穿过催化剂结构，与催化剂接触更加充分，从而更有利于H2的产生。因此，Ni/SBA-15和Ni/KIT- 6催化剂的催化性能均高于商业Ni/SiO2催化剂，而Ni/SBA-16和Ni/MCM- 41催化剂的催化性能低于商业Ni/SiO2催化剂。

1.4 以炭为载体

上述催化剂或载体虽然具有较好的催化活性，但是这些催化剂和载体相对昂贵。生物炭作为生物质热解的副产物不仅价廉易得，而且可以用作催化剂或催化剂载体，在生物质热解气的净化中有巨大的应用潜力。生物炭拥有发达的孔结构、高比表面积、丰富的表面酸性基团和含氧官能团，可以有效地吸附轻质焦油化合物，在生物质焦油去除方面表现出良好的催化性能。另外，生物炭含有碱金属和碱土金属，对生物质热解具有一定的催化作用。Shen等[41]总结了生物质焦油在生物炭上的转化机理：焦油化合物首先与生物炭及其表面的活性位点接触，然后被吸附在生物炭表面发生聚合反应，脱氢产生H2并形成炭黑，以及炭黑的气化。生物炭中含有的碱土金属(AAEMs)能够影响炭黑的气化速率，如果炭黑的气化速率小于形成速率就会造成积炭，积炭会覆盖催化剂表面的活性位点，从而阻碍焦油与活性位点的充分接触，降低催化剂的催化活性。与其他催化剂相比，低成本的生物炭催化剂在失活后可以直接气化以回收炭的能量，而不需要频繁再生[42]。生物炭催化剂在用于实际生物质气化的过程中，不仅能够有效地去除焦油，而且可以去除NH3和H2S等污染性气体[45]。

Shen等[43]在700 ℃下通过热解稻壳制备稻壳炭(RHC)，并作为催化剂载体制备了Ni-Fe/RHC催化剂用于生物质焦油的催化转化。研究发现：热解所得的稻壳炭为高度多孔的碳质材料，在生物质热解过程中，稻壳炭作为中间还原剂可减少二氧化碳和金属氧化物的形成，还可以吸附金属离子和焦油。部分金属氧化物被还原为金属态，从而提高了催化剂的催化性能。Ni-Fe/RHC催化剂可以还原具有三环和四环有机化合物的轻质焦油并裂解为单环化合物或合成气，使用Ni-Fe/RHC催化剂可以大大降低焦油的产率和CO2浓度。

Yao等[44]在500 ℃下通过热解小麦秸秆、稻壳和棉秆制备小麦秸秆炭(WC)、稻壳炭(RC)和棉秆炭(CC)，并作为催化剂或者催化剂载体制备了Ni/CC、Ni/RC和Ni/WC催化剂。研究表明：与小麦秸秆炭和稻壳炭作为催化剂相比，棉秆炭作为催化剂表现出更高的催化活性。由于棉秆炭中的碱金属和碱土金属含量较高，使得棉秆炭与热解挥发物之间存在较强的相互作用促进了H2的产生，而稻壳炭中Si含量较高，对生物质热解几乎没有催化作用。与Ni/WC和Ni/RC催化剂相比，Ni/CC催化剂表现出更高的催化活性，这是因为Ni/CC催化剂中的AAEMs含量较高并且具有较大的比表面积。

Hu等[45]在850 ℃下通过中试规模的生物质水蒸气气化松木屑制备生物炭，并作为催化剂载体制备了Ni/char催化剂用于生物质焦油的催化裂解。研究结果表明：炭负载镍催化剂在生物质气化和焦油去除中具有较高的催化活性。与不添加催化剂相比，使用Ni/char催化剂后焦油中单环芳烃的含量明显增加，多环芳烃、含氧化合物和杂环化合物的含量明显下降。另外，尽管作为催化剂或催化剂载体的生物炭可以通过气化反应消耗，但是通过气化反应消耗生物炭不是缺点，相反，由于生物炭的消耗使得被积炭覆盖的金属活性位点重新暴露出来而具有优势。

Al-Rahbi等[46]在800 ℃下通过热解废轮胎1 h得到轮胎焦，并作为催化剂用于生物质热解气和焦油的催化重整来制备富氢合成气。为了研究轮胎焦炭中的灰分矿物质对生物质焦油重整的催化作用，使用盐酸来处理轮胎焦以便脱去矿物质降低其灰分含量。结果表明：酸处理过的轮胎焦，其灰分含量减半，灰分中的Zn、Ca和Fe几乎都被去除。在900 ℃下使用轮胎焦作为催化剂，H2的产量为39.2 mmol/g；而使用酸处理后的轮胎焦作为催化剂，H2的产量下降为30.4 mmol/g。可以看出，轮胎焦炭中的金属在增强水煤气变换、焦油重整和焦炭蒸气气化反应方面具有显著的催化作用，酸处理后的轮胎焦其活性位点减少导致催化活性降低。

Shi等[47]以轮胎焦(TPC)为载体制备了Ni/TPC催化剂并用于秸秆热解气重整，结果表明：使用Ni/TPC催化剂使得气相中H2从19%提高到了33.6%；研究还发现，新鲜Ni/TPC催化剂的活性组分为金属Ni与轮胎焦炭中的Zn形成的Ni3ZnC0.7，而使用850 min后的废Ni/TPC催化剂的活性组分为金属Ni与轮胎焦炭中的Fe形成的FeNi3。因此，轮胎焦炭中的金属对于Ni/TPC催化剂的催化活性具有一定的影响。

2 非镍过渡金属催化剂

除了金属镍之外，其他过渡金属如Fe、Zn、Cu、Co、Pd、Rh、Ru和Pt等也常被用来制备催化剂用于生物质热解。其中，贵金属(Rh、Ru和Pt)催化剂在生物质焦油热解中表现出极高的催化活性和较长的使用寿命。Constantinou等[48]将0.5%的Rh负载在混合金属氧化物载体Ce0.15Zr0.85O2、Ce0.15Zr0.83Mg0.02O2和Ce0.14Zr0.81Mg0.05O2上制备贵金属催化剂，并用于焦油模拟物苯酚的低温蒸汽重整制备氢气。研究发现：负载微量贵金属Rh的催化剂表现出极高的催化活性，当重整温度为450 ℃时，使用Rh/Ce0.14Zr0.81Mg0.05O2使H2的产率增加了75%，且产物比例n(CO)/n(CO2)降低了8倍。Iida等[49]将2%的贵金属Ru负载在12SrO-7Al2O3上制备贵金属催化剂，并用于甲苯的蒸汽重整制备氢气。研究发现：以Ru(PPh3)3Cl2作为Ru前驱体，用N2预处理的Ru/12SrO-7Al2O3催化剂表现出极高的催化活性和稳定性，在连续使用180 min后甲苯的转化率几乎没有下降。

虽然贵金属催化剂在焦油的催化裂解中表现出极高的催化活性和稳定性，但是由于贵金属价格昂贵，催化剂的制备成本较高，从而限制了贵金属催化剂的发展与应用。一些研究者研究了其他过渡金属催化剂的催化性能，以便制备一种高活性、高稳定性和价格低廉的催化剂。Kastner等[50]将Fe负载在生物炭上制备了Fe-生物炭催化剂，并用于焦油模拟物甲苯的气化制备合成气。研究发现：Fe-生物炭催化剂能够降低甲苯裂解过程中47%的活化能并减少中间体苯的形成。当Fe的负载量分别为13%和18.7%时，在800 ℃下气化甲苯的转化率均接近100%，苯的选择性均为零。Wang等[51]将金属Fe和Co负载在Al2O3载体上制备了Fe/Al2O3、Co/Al2O3和Co-Fe/Al2O3催化剂，并用于焦油和焦油模拟物甲苯的蒸汽重整。研究结果表明：Co-Fe/Al2O3催化剂由于Co-Fe合金的形成具有最高的催化活性，并且Fe的加入提高了催化剂的抗积炭能力，延长了催化剂的使用寿命。Co/Al2O3催化剂在连续使用40 min后失活，而Co-Fe/Al2O3催化剂在连续使用60 min后依然保持较高的催化活性。

3 碱金属催化剂

许多研究已经证明碱金属在生物质热解中具有一定的催化活性，但是碱金属在热解的过程中容易挥发而造成不可逆的损失，从而使催化剂失活。

Hu等[52]以稻壳为生物质原料，并用去离子水和盐酸来处理稻壳，改变稻壳中固有的碱金属和碱土金属(AAEMs)的含量，以探讨稻壳中AAEMs对热解特性的影响。研究结果表明：在生物质热解过程中AAEMs可以通过促进布杜阿尔反应(Boudouard)和水煤气变换等反应来增加气相中H2和CO2的含量。另外，AAEMs还能促进焦油中杂原子的断裂和重组。

Baloch等[53]以稻草为生物质原料，用去离子水除去稻草中固有的钾，然后采用浸渍法将K2CO3添加到稻草中，制备出K2CO3质量分数分别为3%、6%和9%的样品，以探讨K2CO3对稻草气化的影响。研究发现：K2CO3的存在能够有效增加富氢气体的生成，随着K2CO3质量分数的增加，气相中H2和CO2的瞬时浓度也随之增加，而CO和CH4的瞬时浓度随之降低，当稻草中含K2CO3为9%时，H2的产率达到最大值为59.8%。

Guo等[54]在800 ℃下通过热解玉米芯制备生物炭，并负载不同含量的钾制备了K-焦炭催化剂用于焦油的催化重整。研究结果表明：K-焦炭催化剂对焦油的去除表现出良好的催化性能，随着催化剂中钾含量的增加，合成气产率也随之增加。在700 ℃下使用1.5K-焦炭(含钾量为1.5 mol/kg)催化剂，焦油的转化率达到最大值95.8%。

4 不同催化剂的性能比较

各类催化剂和载体的性质和催化性能研究如表1和表2所示。

表1 各类去除焦油催化剂的性质Table 1 Properties of various catalysts for tar removal

表2 各类催化剂的催化性能比较Table 2 Catalytic performance studies using various catalysts

生物质焦油重整催化剂的类型主要分为Ni基催化剂、非镍过渡金属催化剂和碱金属催化剂。其中，镍基催化剂因其良好的催化性能和相对低的成本而在生物质热解气净化中具有吸引力，然而镍基催化剂的使用通常需要载体。镍基催化剂的载体主要分为金属氧化物载体、天然矿石载体、分子筛载体和炭载体。其中，炭载体拥有发达的孔结构、高比表面积、丰富的表面酸性基团和含氧官能团，可以有效地吸附轻质焦油化合物，还含有碱金属和碱土金属，在生物质热解气的净化中有巨大的潜力。

5 结语与展望

在焦油催化重整的各种催化剂中，镍基催化剂使用时通常需要载体，虽然具有较高的催化活性，但是易通过积炭和镍烧结而失活，通过改变载体和添加助剂可以显著改善催化剂的性能。非镍过渡金属催化剂中的贵金属催化剂具有极高的催化活性和稳定性，但是其价格昂贵。碱金属催化剂具有一定的催化活性，但是碱金属在热解的过程中容易挥发而造成不可逆的损失，从而使催化剂失活。

在今后的研究中，应选用廉价、丰富、多孔的天然材料作为催化剂载体，采用低成本的金属对镍基催化剂进行改性，以提高催化剂的催化活性和抗积炭、抗烧结能力。在实际应用过程中，应考虑气体流量、温度、压力等操作条件对催化剂使用寿命的影响。