生物質(zhì)焦油催化裂解催化劑的研究進(jìn)展*

陳文軒 劉 鵬 李學(xué)琴,2 李艷玲 周政忠 雷廷宙

（1. 常州大學(xué)石油化工學(xué)院，江蘇 常州 213164；2. 華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海 200237）

隨著煤炭、石油、天然氣、礦石資源等不可再生能源的日漸消耗，以及20世紀(jì)以來持續(xù)爆發(fā)的能源危機(jī)[1]，世界各國對不可再生能源的節(jié)約使用越來越重視。“巴黎協(xié)定”提出了將全球氣溫上升幅度控制在2 ℃以內(nèi)，并為1.5 ℃以下而努力的目標(biāo)，這進(jìn)一步推動了對可再生能源開發(fā)和利用的研究，走可持續(xù)發(fā)展道路才是根本[2-3]。在眾多可再生能源中，具有碳捕獲和儲存潛力的生物能源[4]憑借其對環(huán)境危害小、來源豐富、儲存和運(yùn)輸方便、成本價格低廉等特點(diǎn)而備受人們的青睞[5]。我國具有豐富的生物質(zhì)能源的原料供給[6]，中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2020—2024年中國生物質(zhì)能利用產(chǎn)業(yè)深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢建議報告》顯示，我國每年可能源化的生物質(zhì)資源折合標(biāo)煤量約為4.6×108tce，其中農(nóng)業(yè)廢棄物資源量約為4×108t，折合約2×108tce；可利用的林業(yè)廢棄物資源量約3.5×108t，折算成標(biāo)煤量約2×108tce。

我國正處于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰關(guān)鍵期、推進(jìn)碳中和起步期，如果能最大化開發(fā)利用這些生物質(zhì)資源，可有效解決當(dāng)下資源短缺和環(huán)境污染等問題[7]，并為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和作出貢獻(xiàn)。目前生物質(zhì)能源利用技術(shù)已日漸成熟，主要有生物質(zhì)燃燒技術(shù)、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)、物理化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)等[8-9]。其中，熱解氣化是一種成熟的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，具有高效、清潔、應(yīng)用較廣泛等特點(diǎn)[10]。生物質(zhì)熱解是在高溫下通過隔絕空氣或通入少量空氣，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w（生物炭）、液體（生物油）或者氣體（熱解氣）等物質(zhì)的過程（圖1）。生物炭通常與肥料混合后返回土壤，既是碳儲存的媒介，也是土壤的有益改良劑。熱解氣和生物油均為燃料，可以用于發(fā)電，作為家庭取暖和烹飪等用途的能源，還是煤焦油的替代原料。此外，生物質(zhì)熱解技術(shù)還可以將部分碳作為固定碳封存，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。然而在熱解過程中，產(chǎn)生的生物質(zhì)焦油在低溫下冷凝累積會堵塞管道，導(dǎo)致能量損失等問題[11-12]。因此，提高生物質(zhì)熱解過程中產(chǎn)生的H2、CH4等可燃性氣體含量及有效去除產(chǎn)生的焦油成為研究熱點(diǎn)。目前，普遍認(rèn)可的方法是在生物質(zhì)熱解過程中加入催化劑，這不僅可以有效降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時間，還可提高H2、CH4等氣體的產(chǎn)量，同時也能有效提高焦油的脫除率[13-14]。本文從生物質(zhì)焦油的性質(zhì)出發(fā)，總結(jié)了焦油的去除方法，重點(diǎn)介紹了以催化裂解技術(shù)去除生物質(zhì)焦油，分析比較了不同催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對鎳基催化劑如何選擇合適的載體，添加適宜的助劑提出了參考意見，以期為生物質(zhì)及焦油的利用打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

圖1 生物質(zhì)利用技術(shù)簡圖Fig.1 Technical brief map of biomass utilization

1 生物質(zhì)焦油概述

1.1 生物質(zhì)焦油定義和分類

生物質(zhì)焦油由于成分復(fù)雜，至今未有明確統(tǒng)一的定義。早期，Milne等[15]將焦油定義為有機(jī)物在熱解氣化過程中產(chǎn)生的所有碳?xì)浠衔?。之后，Dayton等[16]對焦油定義進(jìn)一步總結(jié)為有機(jī)物氣化過程中產(chǎn)生的可凝結(jié)的大分子芳香化合物。張存蘭[17]對生物質(zhì)焦油進(jìn)行分析，提出焦油是脂肪族、芳香族等多種化合物的混合物?；诖耍P者認(rèn)為，焦油是生物質(zhì)在進(jìn)行一系列復(fù)雜的氣化過程中產(chǎn)生的可凝相的大分子氣態(tài)有機(jī)物。Evans等[18]根據(jù)焦油在氣化爐內(nèi)的不同階段反應(yīng)溫度將其分成三類，即初級焦油、二級焦油、三級焦油，焦油的形成變化路徑如圖2所示。目前已分析出的焦油成分有200多種，楊玉瓊等[19]采用GC/MS法對生物質(zhì)焦油進(jìn)行分析，結(jié)果表明：焦油的主要成分是苯的羥基衍生物，也含有少量的脂肪族化合物以及烷烴類化合物。根據(jù)已有研究，焦油的主要組分如圖3所示[20-21]，主要是一環(huán)、二環(huán)、三環(huán)芳烴類化合物以及酚類物質(zhì)，占比達(dá)到87%。根據(jù)焦油組分的化學(xué)性質(zhì)可以將焦油分成以下五類[22-23]，如表1所示。

表1 生物質(zhì)焦油分類Tab.1 Classification of the biomass tar

圖2 焦油形成變化路徑Fig.2 The diagram of tar formation process

圖3 生物質(zhì)焦油主要組分Fig.3 Typical species of biomass tar

1.2 焦油去除方法

隨著生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的普遍應(yīng)用，焦油問題成了急需解決的難題。目前去除焦油的方法主要有物理法和化學(xué)法，具體路徑如圖4。

圖4 焦油去除方法Fig.4 The methods of removing tar

1.2.1 物理方法

物理法是通過吸收和吸附的原理去除合成氣中的焦油，如用水洗、油洗來吸收焦油，或者利用多孔介質(zhì)吸附劑（如活性炭、玉米芯等）將焦油吸附在其表面，從而達(dá)到脫出焦油的目的[24]。物理脫除法常用設(shè)備如表2所示[13]。物理法雖然設(shè)備簡單、操作便捷、價格低廉，但是不能從根本上去除焦油，也會對土壤和水資源造成一定的污染，而且焦油自身也未得到有效的利用，能源整體利用效率低下[25-26]。

表2 物理脫除法常用設(shè)備Tab.2 The common devices used in the physical removal methods

1.2.2 化學(xué)方法

化學(xué)去除法是通過改變氣化溫度、加入氣化劑或催化劑使焦油經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成小分子氣體的方法[27]。生物質(zhì)焦油的化學(xué)脫除技術(shù)主要包括熱裂解法、催化裂解法和蒸氣裂解法[28-29]。熱裂解脫除技術(shù)是通過在高溫下使焦油分子脫去氫鍵、烷基以及一些其他基團(tuán)，從而轉(zhuǎn)變成小分子化合物的方法[30]。溫度在反應(yīng)過程中起著重要作用，熱解溫度要達(dá)到900 ℃以上才能實(shí)現(xiàn)焦油的高效轉(zhuǎn)化[31-32]，而焦油完全轉(zhuǎn)化的溫度則需達(dá)到1 250 ℃以上[33]。由于對焦油的熱裂解處理需在高溫下進(jìn)行，所用熱解設(shè)備也需具有耐高溫的性能，這不僅會大幅增加能耗，同時也會增加設(shè)備成本，因此僅僅通過高溫?zé)峤鈦硖岣呓褂兔摮蕪慕?jīng)濟(jì)角度并不可行。為了在較低溫度下實(shí)現(xiàn)焦油的高效脫除，催化裂解脫除技術(shù)逐漸發(fā)展。采用催化裂解法脫除焦油，在氣化過程中，焦油在催化劑作用下碳碳鍵斷裂，裂解的活化能降低，在較低溫度下重整轉(zhuǎn)化成小分子氣體[34]。催化劑的加入可降低焦油脫除所需要的溫度并且提高焦油脫除率。蒸氣裂解法則是在催化裂解過程中通入水蒸氣，焦油在催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成小分子氣體，反應(yīng)速率加快，可進(jìn)一步提高氣體產(chǎn)率以及除焦效率[35]。

化學(xué)方法中催化裂解法因為眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛利用，其催化熱解的一般路徑如圖5 所示。以苯的衍生物為主要組分的焦油在催化裂解過程中，在催化劑活性組分的作用下，被分解成小分子的碳?xì)浠衔?，生成H2、CH4、CO等氣體。

圖5 催化重整反應(yīng)示意圖Fig.5 The schematic diagram of catalytic reforming reaction

2 催化劑

對生物質(zhì)焦油采取催化裂解法或蒸氣裂解法，重點(diǎn)在于選擇適合反應(yīng)且催化活性高的催化劑。目前，焦油熱解重整工藝常用的催化劑主要有以下4 種類型：天然礦石類催化劑、堿金屬催化劑、非鎳金屬催化劑、鎳基催化劑。

2.1 天然礦石類催化劑

天然礦石類催化劑是指天然條件下形成的固體催化劑，這類催化劑來源廣泛而且廉價，既可以作為載體，也可以作為單獨(dú)的催化劑[36]。目前國內(nèi)外研究主要集中在對白云石（含鈣鎂元素）、橄欖石（含鎂鐵元素）的研究，兩者均對焦油具有一定的催化活性。He等[37]以煅燒后的白云石為催化劑，對城市固體廢物進(jìn)行熱解產(chǎn)氣研究。結(jié)果表明：白云石催化劑的存在對熱解過程中的產(chǎn)物產(chǎn)率和氣體組成影響很大，與非催化過程相比，H2和CO產(chǎn)量顯著增加，同時在降低油產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率方面具有優(yōu)異性能。Dassey等[38]研究了不同溫度下白云石、橄欖石對焦油的去除性能。研究發(fā)現(xiàn)，最佳熱解溫度為800 ℃，白云石、橄欖石催化劑對焦油的去除率分別可達(dá)92%和89%。雖然白云石和橄欖石的原料豐富，制備成本低，但是白云石機(jī)械強(qiáng)度不高，熱穩(wěn)定性差，活性容易下降，而橄欖石會由于積碳而失活。因此，白云石、橄欖石等天然礦石一般用于焦油多級處理的預(yù)處理工序或作為催化劑的載體[39]。

2.2 堿金屬催化劑

堿金屬催化劑主要以堿金屬為活性成分，包括鋰、鈉、鉀、鈣等。在生物質(zhì)熱解過程中，堿金屬催化劑能夠有效降低反應(yīng)溫度，使得焦油在熱解過程中向氣相產(chǎn)物轉(zhuǎn)化。研究表明，堿金屬在焦油催化裂解重整過程中能提高對氫氣的選擇性[40]。Gong等[41]通過實(shí)驗研究比較了NaOH、KOH、K2CO3、Na2CO34種堿金屬催化劑在超臨界氣化處理垃圾滲濾液生產(chǎn)富氫合成氣工藝過程中的產(chǎn)氫性能，在優(yōu)化后的實(shí)驗條件下，氣體中H2的摩爾分?jǐn)?shù)最高可達(dá)74.4%，此時產(chǎn)氫量為70.05 mol/kg。但是由于堿金屬熔點(diǎn)較低，堿金屬類催化劑在高溫下容易燒結(jié)團(tuán)聚導(dǎo)致活性降低，同時其催化焦油裂解反應(yīng)活性不高[42]。

2.3 非鎳金屬催化劑

常見的用于生物質(zhì)熱解的非鎳金屬催化劑有Fe、Zn、Cu、Co、Pd、Rh、Ru、Pt等。其中貴金屬（Ru、Rh、Pt）對焦油的裂解重整表現(xiàn)出很高的催化活性和反應(yīng)穩(wěn)定性。Tomishige等[43]用貴金屬Rh對生物質(zhì)纖維素進(jìn)行催化重整，其比鎳基催化劑具有更高的合成氣產(chǎn)率。Ammendola等[44]以Rh為活性組分在不同溫度下進(jìn)行生物質(zhì)重整試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降至600 ℃時，該催化劑仍能提供良好的焦油和輕烴轉(zhuǎn)化性能，在700 ℃時焦油可以實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。盡管貴金屬催化劑的催化活性更高，但是其價格昂貴，制備成本高，經(jīng)濟(jì)效益差，因此不適合工業(yè)上廣泛推廣。

2.4 鎳基催化劑

鎳基催化劑是目前應(yīng)用比較成熟的催化劑，這種催化劑價格低廉易獲得，而且具有較高的催化活性。鎳對于烴分子中的C—C鍵和C—H鍵具有活化作用[45]，因此對焦油催化轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出較高的活性，并且可有效控制氣體成分。然而，鎳基催化劑在重整過程中表面會形成碳沉積而失活[46]。為此需要對鎳基催化劑進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以提高催化劑的抗積碳能力和反應(yīng)穩(wěn)定性。選擇不同的載體和添加助劑等是目前常用的改進(jìn)方法。

綜合對比以上4 種常用催化劑各方面的性能，鎳基催化劑因其優(yōu)異的催化活性和良好的經(jīng)濟(jì)效益，在生物質(zhì)催化熱解領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。針對鎳基催化劑因積碳而失活的問題，科研人員進(jìn)行了諸多的改性研究。

3 鎳基催化劑改進(jìn)研究進(jìn)展

3.1 載體選擇

鎳基催化劑的常用載體有金屬氧化物、天然礦石、分子篩、生物炭等。載體可以有效控制金屬粒徑并提高其分散的均勻程度，從而增強(qiáng)催化活性。金屬氧化物是使用較多的載體，能作為鎳基催化劑的金屬化合物載體通常有Al2O3、MgO、Fe2O3、CaCO3等。其中，Al2O3由于比表面積較高，可以為催化劑提供更多的活性位點(diǎn)，且具有更高的催化活性，因而成為最常用的載體。Li等[47]以γ-Al2O3為催化劑載體制備鎳基催化劑，用于稻殼高溫蒸氣裂解制氣。結(jié)果表明：在800 ℃下氣化稻殼，焦油產(chǎn)量大幅降低，氣體的產(chǎn)量則提高了30%。史訓(xùn)旺等[48]以γ-Al2O3和坡縷石為復(fù)合載體，制備用于秸稈熱解的鎳基催化劑，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合載體催化劑比表面積顯著增大，催化劑的催化活性和抗積碳能力也得到改善。梁鵬等[49]以Al2O3、MgO為共同載體制備鎳基催化劑，以甲苯為模型化合物進(jìn)行催化裂解反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MgO可以有效提高鎳基催化劑的抗積碳能力，且H2和CO的產(chǎn)率增加。

采用白云石、橄欖石、粘土礦石等天然礦石為催化劑的載體可制備出效果更好的催化劑。Sricharoenchaikul等[50]通過浸漬法制備了5%Ni/白云石催化劑用于木薯根莖的催化裂解。研究發(fā)現(xiàn)，Ni/白云石催化劑對生物質(zhì)焦油表現(xiàn)出較高的重整活性，碳和氫轉(zhuǎn)化率達(dá)到了83.79%和61.78%。Tan等[51]制備了10 wt%鎳基催化劑用于生物質(zhì)模型化合物（苯酚、甲苯、萘和芘）的蒸氣重整研究，催化劑載體由白云石和氧化物（Al2O3、La2O3、CeO2和ZrO2）用共浸漬法制備。研究發(fā)現(xiàn)，白云石促進(jìn)劑增強(qiáng)了催化劑的金屬-載體相互作用和堿度，提高了催化劑的抗失活能力。其中，Ni/白云石/La2O3催化劑的氣體轉(zhuǎn)化率為77.7%，H2產(chǎn)率可達(dá)66.2%。Watihan等[52]以橄欖石載體制備NiO/橄欖石催化劑用于棉稈的催化熱解，并與橄欖石直接熱解進(jìn)行比較，結(jié)果表明：橄欖石在負(fù)載NiO后其催化活性進(jìn)一步提高，碳轉(zhuǎn)化率，H2、CO等氣體的產(chǎn)率也有所提升。

分子篩因有較高的比表面積、豐富的孔道結(jié)構(gòu)、較好的熱穩(wěn)定性、較強(qiáng)的抗積碳性能等特點(diǎn)[53-54],可作為鎳基催化劑的載體。分子篩催化劑的酸度可調(diào)控，不易形成積碳，易再生。Chen等[55]以HZSM-5分子篩為載體制備了Ni/HZSM-5分子篩用于焦油的催化裂解制氣研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HZSM-5負(fù)載Ni表現(xiàn)出顯著的焦油裂解能力，在Ni負(fù)載量為6 wt%時，氣體產(chǎn)物的熱值可達(dá)6.40 MJ/Nm3，焦油去除率則達(dá)到91.52%。Zhang等[56]研究了愈創(chuàng)木酚分別在Ni/Al2O3和Ni/SBA-15催化劑上的蒸氣重整，對比了2種不同載體與鎳的相互作用水平對催化劑催化效率和抗積碳性能的影響。研究表明，Ni/SBA-15催化劑的活性優(yōu)于Ni/Al2O3，同時表現(xiàn)出更強(qiáng)的反應(yīng)穩(wěn)定性，而且Ni/SBA-15催化劑上的焦炭主要為芳香族，具有熱穩(wěn)定性，以碳納米管的形式存在。Qiu等[57]通過浸漬法制備MCM-41負(fù)載的鎳基催化劑，并研究其對生物質(zhì)加氫熱裂解的性能。結(jié)果表明：催化劑對生物質(zhì)表現(xiàn)出高效的氫解活性，使用混合載體（MCM-41∶HZSM-5=1∶1）制備出的鎳基分子篩，對生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了97.9%，催化活性與貴金屬催化劑相當(dāng)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，生物炭作為生物質(zhì)熱解的副產(chǎn)物廉價易得，而且既可以作為催化劑又可以作為催化劑的載體，經(jīng)濟(jì)成本低，在生物質(zhì)的催化裂解制氣過程中具有廣闊的應(yīng)用前景。生物炭具有豐富的孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積，可較好地吸附輕質(zhì)焦油化合物，而且對于生物質(zhì)焦油的去除有很好的催化作用。Lin等[58]采用水熱法對焦油裂解產(chǎn)生的生物炭進(jìn)行改性，并以改性炭為載體制備了Ni-Fe催化劑用于生物質(zhì)的熱解氣化。結(jié)果表明：載炭催化劑對去除焦油具有優(yōu)異的催化性能，焦油轉(zhuǎn)化率可達(dá)95.46%，這是因為改性炭材料中的分孔結(jié)構(gòu)降低了焦油大分子擴(kuò)散的阻力，并促進(jìn)了與金屬活性位點(diǎn)的接觸，同時多層炭涂覆在金屬活性點(diǎn)位上可以防止催化劑失活和燒結(jié)。Guo等[59]以稻殼炭（RHC）和炭負(fù)載的金屬催化劑對生物質(zhì)焦油進(jìn)行催化重整。炭和炭負(fù)載的催化劑表現(xiàn)出高催化性能，在800 ℃時，RHC的焦油轉(zhuǎn)化率為77.1%，K-RHC的焦油轉(zhuǎn)化率為82.7%，F(xiàn)e-RHC為92.6%，Cu-RHC為90.6%。炭或炭負(fù)載催化劑催化焦油轉(zhuǎn)化也有助于提高H2、CO和CH4可燃?xì)怏w的產(chǎn)率。

通過改變載體可以有效提高鎳基催化劑的催化活性，金屬氧化物載體中比表面積較大的氧化物（Al2O3、MgO等）可以為催化劑提供更多的活性點(diǎn)位，增強(qiáng)催化活性，延長使用壽命。而作為生物質(zhì)熱解副產(chǎn)物的生物碳具有豐富的孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積，可以很好地吸附輕質(zhì)焦油化合物，對于生物質(zhì)焦油的去除有較好的催化作用，其作為催化劑載體在生物質(zhì)熱解領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2 助劑添加

在催化劑制備過程中，添加助劑可以提高催化劑的使用性能和反應(yīng)穩(wěn)定性。助劑的主要作用為增加催化劑的活性中心數(shù)量，影響催化劑表面金屬的分散度和孔徑分布[60]。Ni基催化劑的常見助劑有堿[61]及堿土金屬（K、Mg、Ca等）[62-63]、過渡金屬（Fe、Mn、Co、Cu等）[64-65]和稀土金屬（La、Ce等）[66-67]。Yang等[68]研究了金屬助劑Cu、Fe對甲苯重整制氫鎳基催化劑性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，甲苯的碳轉(zhuǎn)化率隨Cu含量的增加先升高后降低，Cu、Ni的摩爾比為0.2時性能較佳；在Ni-Fe催化劑中，F(xiàn)e的加入促進(jìn)了Ni的良好分散，提高了催化劑的抗積碳性能。Basu等[69]通過在鎳基催化劑中添加助劑Co制備雙金屬Ni-Co/橄欖石催化劑用于丙酮的蒸氣重整制氫。雙金屬/橄欖石催化劑表現(xiàn)較高的丙酮蒸氣重整制氫活性，Co的添加與Ni發(fā)生協(xié)同作用，增強(qiáng)了橄欖石的活性，在理想條件下可達(dá)到99%的丙酮轉(zhuǎn)化率和80%的氫氣選擇性。陶君等[70]選取甲苯為焦油模型化合物進(jìn)行研究，對比了幾種不同的催化劑，并將不同的催化劑用于空氣氣化焦油和干餾氣化焦油的催化轉(zhuǎn)化試驗研究。結(jié)果表明：在空氣氣化過程中，在鎳基催化劑（Ni/γ-Al2/O3）中加入助劑CeO2，不僅能提高催化劑的催化活性和抗積碳能力，還能夠提高焦油的轉(zhuǎn)化率。

Elias等[71]通過添加CaO對Ni/γ-Al2O3催化劑進(jìn)行改性，并應(yīng)用于乙醇的蒸氣重整反應(yīng)。結(jié)果表明：CaO的添加有利于金屬Ni更好的負(fù)載，催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性得到提升，表明Ca的存在可形成更穩(wěn)定的催化體系，同時因CaO覆蓋于催化劑表面使載體的酸度降低，抑制了脫水反應(yīng)，致使積碳量有所增加，但對H2的選擇性仍可達(dá)到57%。Jiao等[72]制備了以Al2O3為載體的鎳基催化劑，并用稀土金屬（Ce、La、Pr、Nd）作助劑對其進(jìn)行改性，用于甲苯的蒸氣重整制氫。研究表明，稀土金屬的添加可以有效降低Ni的燒結(jié)程度，增加Ni顆粒的分散性。助劑可以增強(qiáng)金屬與載體間的相互作用能力，從而提高反應(yīng)穩(wěn)定性。Yao等[73]研究發(fā)現(xiàn)，助劑Fe的添加會形成Ni-Fe合金，可以提高氧在催化劑表面的覆蓋度，從而增強(qiáng)催化劑的活性和穩(wěn)定性。

通過在鎳基催化劑中添加金屬助劑，借助助劑的氧化還原能力和吸水性，或與金屬鎳相互作用形成合金，可有效提高催化劑的抗積碳能力。金屬 Ce的高氧化還原性能夠為催化劑中相鄰的金屬鎳提供更多的氧，而堿土金屬則可以促進(jìn)水在催化劑表面的吸附，促進(jìn)催化重整反應(yīng)并抑制積碳的生成。

4 結(jié)語

生物質(zhì)能源具有對環(huán)境危害小、來源豐富、儲存和運(yùn)輸方便、成本價格低廉等特點(diǎn)，對其進(jìn)行高效利用可有效緩解當(dāng)下的能源危機(jī)，改善生態(tài)環(huán)境。運(yùn)用催化裂解技術(shù)，可在生物質(zhì)重整過程中去除焦油并提高可燃?xì)怏w產(chǎn)量。通過對已有研究成果分析對比得出，鎳基催化劑具有較好的催化活性和經(jīng)濟(jì)效益，并可通過選擇性能更優(yōu)的載體或添加合適的助劑來提高其催化活性和反應(yīng)穩(wěn)定性，可以有效促進(jìn)生物質(zhì)能的熱解重整，達(dá)到生物質(zhì)資源的高效利用，具有很好的應(yīng)用前景。