生物质能具有储量丰富、可再生、污染少等明显优势,因而生物质能的开发与利用对社会的发展具有重要意义。利用生物质原料的一种有效策略是将其转化为官能团更加单一的化合物,而后经升级反应转化为烃类燃料组分。酮类平台化合物是烃类燃料重要的前驱体,通过缩合加氢反应可制得长链烃类燃料。因此,本文提出生物质定向转化制备酮类平台化合物思路,重点探究热解气组分定向转化机制、生物质定向热解特性和定向催化剂的改性处理。具体内容如下:探究生物质热解气模化物的定向转化机制,旨在明确生物质热解气组分的酮化特性及其协同作用机理。使用Ce O2作为催化剂,乙酸、正丁醛、正丁醇和乙酸乙酯的定向转化获得的酮类产率最高分别为97.4%、47.2%、35.1%和85.4%。其中在360℃时乙酸酮化得到的酮类产物产率最高,其他三种物质均在420℃时酮化得到的酮类产物产率最高。温度过高会导致二次反应的发生,同时考虑到酸类物质是研究的主体,因此研究协同作用时选择的温度最好不超过420℃。乙酸在酮化过程中产生的水会提供氧原子,促进正丁醛的酮化;而糠醛会吸附在催化剂的活性位点上抑制乙酸的酮化,使得酮类产率明显降低。生物质热解气模化物在定向转化过程中整体呈现出以下链式路径,即醇→醛→酸→酮,所需的氧一方面来源于Ce O2催化剂表面的晶格氧,另一方面来源于酮化过程产生的水。探究生物质的定向酮化特性及金属离子对生物质酮化过程的影响机理,进而实现热解气组分的最佳设计。通过热重-气相色谱质谱联用（TG-GC/MS）和热重-质谱联用（TG-MS）分析四种生物质（油菜秸秆、杨木、柏木和甘蔗渣）热解气组分分布,甘蔗渣具有最高的纤维素和半纤维素含量,热解过程中产生的酮类物质和可酮化物质（丙酮、丙酮酸、乙酸、乙醇醛等）最多,峰面积占比达到80.16%,因此确定甘蔗渣是最适合酮化反应的生物质来源。甘蔗渣的最大失重峰位置温度为395°C,确定这一温度为热解温度,对甘蔗渣进行定向热解,最佳酮化温度为380°C,此时酮类的产率达到33.68%。高温条件下丙酮活性增加,在反应器内反生二次反应。通过海水浸泡的方式提高生物质中金属离子含量,发现适量的金属离子可以有效地提高酮类的产率。引入K+和Na+会导致热解气中大分子物质的热稳定性变差,发生开环反应生成更多的小分子物质,促进酮类和可酮化物质如乙醇醛、乙醛等的形成。而Ca2+和Mg2+会提高产物中酮类的选择性,并促进醇类和醛类往酸类物质转化,酸类物质在催化剂作用下进一步转化生成酮类。使用制铝工业产生的废渣赤泥作为催化剂,并对赤泥催化剂进行改性,旨在提高其定向催化效果。使用原始赤泥作为催化剂,合理匹配热解温度（395°C）和酮化温度（420°C）,总体酮类产率最高仅为18.66%。赤泥中起催化作用的主要为Fe2O3,Ca O,Al2O3和Na2O等,在高温下会促进生物质热解气的酯化,进行了酮化反应之外的副反应。赤泥催化剂上分别负载金属氧化物（Ce O2、Mn O2、Ca O、Ti O2、Zr O2）,当Ce O2负载量为40wt%时,酮类产率提高至27.86%。但Ce O2负载量为50wt%时,酮类产率相对于Ce O2负载量为40wt%时出现了下降。通过TEM（透射电镜）可以看出负载的金属氧化物过多,容易发生团聚现象,并且催化剂的比表面积降低,影响催化剂的活性。催化剂氧化性过高会导致丙酮产率大幅下降,为了控制催化剂的氧化性,赤泥催化剂上负载两种金属氧化物,其中负载Ce O2和Mn O2的赤泥催化剂效果最好,总体酮类产率提高至30.12%。