为解决由于石油短缺而引起的能源危机与使用化石能源造成的环境污染问题,众多的学者开始研究清洁的可再生能源。生物质是惟一能转化为液体燃料并可储存运输的可再生能源,能够使生物质转化为液体燃料的直接液化技术反应条件相对温和,对设备要求相对较低,易于形成工业化生产。在众多的生物质液化介质中,水最为廉价,无毒、无害,不污染环境,研究和开发在水中直接液化生物质的技术具有重要意义。本文以原产于我国,分布广泛,繁殖容易,量大价廉的速生林木泡桐为原料,铁粉为催化剂,在1L间歇高压釜中研究泡桐在水中的催化液化。在泡桐60g,水360ml,搅拌转速300r/min的基本条件下,考察了反应温度、停留时间和催化剂量的变化对生物油产率、固体残渣产率和气体产物组成的影响,分析了生物油的成分特征,测定了铁催化剂在液相和残渣中的分布情况,为今后可能的工业化生产提供基础数据。在温度280℃-360℃,停留时问10min-50min,催化剂量0g-12g的范围内考察各因素变化对反应的影响,发现随反应温度升高,生物油产率先升高后降低,残渣产量先降低后升高,停留时间较长时生物油产率降低,残渣产率升高,随着催化剂量的增加生物油产率增加,残渣产量降低,但当催化剂量大于泡桐原料量10wt%以后,油产率的增加和残渣产率的减小已不明显。较好的反应条件为温度320℃-340℃,停留时间10min-30min,催化剂量6g,重油产率35%左右,总油产率50%左右,残渣产率13%左右。液化得到的生物油是一种黑褐色的粘稠状液体,酸性较强。使用红外光谱仪对生物油进行红外分析,通过生物油官能团吸收峰位置判断生物质液化产物所含有的有机物的种类,发现生物油成分复杂,含有脂肪类、芳香类、有机酸、醛、酮、醇、酚、醚、酯等成分。使用气相色谱研究分析了不同反应条件下的气相产物,发现气相产物的主要成分是CO₂、CO和CH₄,在产油率较高,残渣率较低的反应条件下,温度320℃-340℃,停留时间10min-30min,催化剂量6g时,CO₂的比例大于80%,CO的比例小于20%,CH₄的比例在1%左右。使用紫外分光光度法对不同反应条件下液化后溶液和残渣中的铁含量进行了分析,液化后液相中仅含有极少量的铁离子,且主要是Fe²⁺形式存在,Fe³⁺含量很少;大量的铁存在于残渣中,包括Fe⁰、Fe²⁺和Fe³⁺三种价态,残渣中的二价铁约占60%,单质铁约占30%,同时存在少量三价铁。