生物质是丰富的可再生碳源,具有替代化石能源的潜力,其高效利用对保护全球环境、实现能源多元化、提高能源安全具有重大意义。生物质热解技术可获得生物油,其经过加氢精炼等过程可转化为生产汽油、柴油、航空煤油的原料,从而实现对原油的部分替代。由于生物油含氧量高、含水量大、酸性高、热值低等问题,催化热解成为当前提高生物油品质、高值化利用的关键技术之一。本文对生物质催化热解的催化剂进行了创新改性。采用锌和铁两种金属负载,以不同的比例和负载量改性一种沸石分子筛催化剂(HZSM-5),并通过热重分析和快速热解-色谱质谱联用分析技术(PY-GC/MS)实验研究改性HZSM-5催化剂对热裂解过程以及生物油品质的影响。通过表征实验发现,金属负载导致改性HZSM-5催化剂的比表面积、孔容积较原HZSM-5分别有小幅度下降(5.7%-29.3%、0.8%-25.2%),平均孔径则在原HZSM-5基础上略有增加(2.2%-18.6%)。改性HZSM-5分子筛的结构没有在湿法浸渍中被破坏,金属氧化物分散良好。酸量随着金属负载的引入而不同程度地下降。多工况热重实验表明,桉木热解大致可分为脱水烘烤、快速脱挥发分和连续轻微脱挥发分三个阶段。快速脱挥发分阶段的失重速率峰值和达峰温度随催化剂的不同有较大的变化,其中最低达峰温度(356.7℃)和最大失重速率(-12.17%/min)分别出现在HZSM-5和1Zn4Fe的催化下。5Fe、5Zn和1Zn4Fe三种改性催化剂的催化热解特性优于未处理的HZSM-5。在转化率α=0.3-0.7范围内,在5%金属负载量的催化剂催化下,桉木的平均活化能均被有效地降低了。通过PY-GC/MS实验发现,600℃下产物的峰面积总和最大,酚类、醇类、呋喃类等有益产物的峰面积在600℃也达到最大。在HZSM-5存在下,芳香烃的峰面积伴随着停留时间的推移持续快速上升,酚类、醛类峰面积先减小后增加;酸类、糖类、呋喃类等物质峰面积先增加而后减少。改性的HZSM-5有利于促进减少酸和酮的量。三种改性催化剂2.5Zn&Fe,1Zn4Fe和2Zn8Fe有效地促进了单环芳香烃的生成,其中1Zn4Fe组中苯、甲苯、二甲苯的峰面积超过HZSM-5组,有利于提高产物价值。Zn-Fe共改性催化剂在增加一些单环芳烃的过程中表现出比Zn或Fe改性催化剂更好的活性。铁负载倾向于加重催化剂的在热解中的结焦,锌则因为削弱了酸强度而表现出对结焦的缓解作用。