生物质气化技术可将固态生物质转化为气态产物。但产气中焦油的存在,是生物质气化技术工业化运行面临的主要挑战之一。真实生物质气化焦油成分复杂,主要包括单/多环芳烃及含氧类物质。由于甲苯代表了稳定的芳香族结构,在高温焦油中含量较高,因此本文选用甲苯作为生物质气化焦油模型化合物。近年来,镍基半焦(Ni/BC)催化剂由于价格低廉、易制备、催化活性好、失活后可直接燃烧或气化利用等优点,而被广泛应用于焦油水蒸气重整研究中。但是相比于传统的镍基催化剂的积碳和镍颗粒烧结等问题,对于以半焦为载体的催化剂来说,其在水蒸气气氛下半焦载体的气化消耗则成为主要问题。其中,影响半焦气化反应性的主要因素包括半焦载体中固有的碱金属以及碱土金属(AAEMs)和碳质结构。半焦载体中固有的AAEMs,特别是钾(K),一方面可以提高催化剂的焦油水蒸气重整活性;另一方面可以促进水的吸附,加速半焦载体与水蒸气之间的气化反应。另外,由于硼(B)可以提高碳材料的稳定性以及Ni基催化剂的抗积碳性能。因此,本文通过探究固有钾(K)对甲苯水蒸气重整中Ni/BC催化剂催化性能的影响以及通过构筑B掺杂的Ni-B/BC催化剂探究B对甲苯水蒸气重整中Ni/BC催化剂稳定性的影响,建立提高Ni/BC催化剂在焦油水蒸气重整反应中稳定性的方法。本文首先以原生、水洗和酸洗生物质为原料,制备了三种不同K含量的Ni/BC催化剂,在450-600 ℃的温度范围内用于甲苯水蒸气重整反应,以阐明固有K对Ni/BC催化剂催化活性以及稳定性的影响;其次,以原生生物质为原料,采用等体积浸渍法制备了Ni/BC-RAW催化剂和不同B掺杂量的Ni-B/BC-RAW催化剂,通过比较不同催化剂的甲苯催化活性和稳定性,考察了B掺杂量对Ni/BC-RAW催化剂催化性能的影响;最后以酸洗生物质为原料,采用等体积浸渍法制备了Ni/BC-AW催化剂和不同B掺杂量的Ni-B/BC-AW催化剂,考察了B掺杂量对Ni/BC-AW催化剂抗积碳性能以及甲苯水蒸气重整催化活性的影响。本论文得到的主要的结果和结论如下:(1)详细的表征表明,K的吸水性增强了催化剂对水的吸附,降低了半焦载体的缩合度和石墨化程度,但没有观察到Ni的电子状态的改变,这些影响使得K在不同温度下对催化剂产生了不同的作用。(2)在相对较低的450和500 ℃时,由于Ni颗粒周围水浓度的增加,甲苯转化率随着K含量的增加而显著增加。然而,当反应温度增加到550和600 ℃时,K含量高的Ni/BC催化剂的甲苯初始转化率达到100%,但是会很快失活,而K含量低的Ni/BC催化剂可以稳定存在。(3)适量B掺杂可以提高Ni/BC-RAW催化剂中半焦载体的缩合度和石墨化程度,并且可以有效抑制半焦中K的催化作用,有利于提高Ni/BC-RAW催化剂的稳定性。Ni负载量为5%,硼掺杂量为3.5%,热解制备温度为600 ℃的5Ni-3.5B/BC-RAW催化剂较其他B负载量的催化剂有较低的气化反应性与较高的石墨化程度。因此,在600 ℃的反应温度下具有较高的催化活性与稳定性。(4)B掺杂虽然降低了Ni/BC-AW催化剂中半焦载体的缩合度和石墨化程度,但是可以提高其抗积碳性能与抗烧结性能,有利于提高Ni/BC-AW催化剂的稳定性。Ni负载量为5%,硼掺杂量为2%,热解制备温度为600℃的5Ni-2B/BC-AW催化剂,反应后与其他硼负载量的催化剂相比有较小的镍颗粒尺寸与较低的积碳量。因此,在反应过程中具有较高的稳定性。