碱土金属氧化物基催化剂催化热解生物质研究进展

李 洋, 李 凯, 张镇西, 冯时宇, 胡 斌, 陆 强

(华北电力大学 生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206)

快速热解作为一种高效的生物质利用技术，可以将固体生物质转化为液体生物油，极具发展前景[1]。然而，常规生物油成分极为复杂，具有热稳定性差、热值低、腐蚀性强、易老化等缺点，难以直接高效利用[2]。生物油品质的缺陷本质上是由其高含氧量造成的，因此，实现热解过程的可控脱氧是提高生物油品质的关键[3]。催化热解技术主要通过在热解过程中加入合适的催化剂，强化脱氧和其他特定反应路径将热转化过程中的氧元素脱除，从而获得氧含量较低的生物油，达到从源头上提高生物油品质的目的[4]。目前生物质催化热解所采用的催化剂主要包括3类：可溶性无机盐类、分子筛类以及金属氧化物类[5]。其中，金属氧化物类催化剂具备催化还原性、多价态和特殊的酸碱性质等特点，一般分为酸性、碱性和过渡金属氧化物[6]。关于分子筛和酸性金属氧化物类催化剂已有大量的研究，该类催化剂虽然具有优异的催化性能，但同时也有明显的缺点：1) 无法降低酸类产物的生成，由此导致生物油酸性较高；2) 催化剂因积炭失活后，再生时表面焦炭燃烧会破坏其表面酸性结构，减少酸性活性位点，降低其催化性能[5]。与酸性催化剂相比，关于以氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)为代表的碱土金属氧化物基催化剂的研究还相对较少[7-8]，该类催化剂具有成本低且可回收利用等优点，能够有效促进酮基化和羟醛缩合等反应，实现对酸、醛和酮类化合物脱氧[9-10]，促进大分子含氧化合物裂解为小分子物质；……