低温煤焦油（LTCT）是煤在热解过程中产生的副产物,是一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的粘稠状液体,可燃并有腐蚀性,并具有多种组成成分,如长链烷烃、长链烯烃、稠环芳烃和芳酚。其中,芳酚和烷烃在LTCT中的占比分别高达30%和20%。芳酚是重要的化工产品,烷烃又是重要的液体燃料,因而高效分离芳酚和烷烃,对LTCT的充分利用具有十分重要的意义。开发高活性的催化剂是实现LTCT充分利用的关键技术。本论文以LTCT的模型化合物的催化反应,系统考察Ni@Fe₂O₃、Ni@Ce O₂和Ni/Fe@C的催化性能及其分别在酚的烷基化,含氮化合物的催化加氢转化和含硫化合物的催化加氢转化及反应机理。然后对LTCT的LP₄和CAs进行催化转化。通过对所得可溶物的分析为后续的利用提供关键信息,实现LTCT中有机质的综合利用。本课题利用常温浸渍/原位分解法制备了三种负载型催化剂。具体如下:（1）利用甲酸镍为活性组分,以Fe₂O₃纳米颗粒为载体,通过常温溶剂浸渍法,得到催化剂前体,然后采取较低温度原位分解甲酸镍的方法,制备高分散易分离的磁性负载型催化剂;（2）利用甲酸镍为活性组分,以Ce O₂纳米颗粒为载体,通过常温溶剂浸渍法,得到催化剂前体,然后采取较低温度原位分解甲酸镍的方法,制备高分散易分离的单原子催化剂;（3）利用甲酸镍和甲酸铁为活性组分,以活性炭纳米颗粒为载体,通过常温溶剂浸渍法,得到催化剂前体,然后采取较低温度原位分解甲酸镍和甲酸铁的方法,制备高分散易分离的磁性负载型双金属催化剂。首先,利用双溶剂萃取技术,先将LTCT分离得到LP₄和CAs,并通过FITR、GC/MS和QEOTMS检测。LP₄中主要含有长链烷烃、长链烯烃、稠环芳烃和少量的含杂原子化合物。CAs中主要含有酚类化合物,是分离有机化学品的优质前驱体。LTCT的双溶剂萃取是实现LTCT高附加值利用的前提。利用多种现代分析技术,如透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X-射线衍射（XRD）、NH₃程序升温吸脱附（NH₃-TPD）、N₂吸附脱附（BET）及激光剥蚀-感应耦合电浆质谱（LA/ICPMS）等,对催化剂理化性质进行系统表征,而后探索其结构及表面性质与催化性能之间的关系。制备镍基金属催化剂中,活性组分金属镍均有效负载至载体外表面,活性组分与载体之间存在强烈相互作用,具有较强的酸性。制备的镍和铁双金属催化剂中,两种金属高度分散在活性炭表面,均与载体之间存在相互作用,具有较低的Ni和铁负载量。以LTCT相关模型化合物,如苯酚、二苯并噻吩和吲哚,作为探针分子,系统研究催化剂的催化性能及其反应机理,进而筛选出合适的催化剂用于LTCT的催化转化。基于对以上LTCT的催化转化反应的研究:（1）选用具有较高催化活性,且易分离的负载型镍基催化剂,对苯酚进行甲基化实验,通过GC/MS对上述催化后所得可溶组分进行分析。结果表明:只检测邻甲基化产物生成,且2,4,6-三甲基酚和2,3,5,6-四甲基酚的含量远高于低温煤焦油和粗酚的含量,说明甲基化反应可以高效的制备邻甲基化酚类化合物,为后续酚类化合物的分离应用提供可行的方案;（2）以高活性单原子镍基催化剂催化考察对含氮化合物的催化加氢效果。GC/MS分析结果表明,该催化剂具有较高的脱出氮原子效果,同时对芳环的加氢和C-C的断裂具有良好的催化效果,可以作为高活性的加氢精制催化剂实现低温煤焦油的高附加值利用;（3）以高活性双原子金属催化剂考察对含硫化合物的催化加氢效果。GC/MS分析结果表明,该催化剂具有较高的脱出硫原子效果,可以作为高活性的加氢脱杂催化剂实现LTCT后续分离的高附加值利用。上述研究不仅有利于探究LTCT中有机质大分子的组成结构特征,同时也为温和条件下低温煤焦油中有机质的分级定向转化,获取高附加值的有机化学品和液体燃料开辟一条新途径。该论文有63幅图、26个表和258篇参考文献。