生物质高效转化是达成我国2060年碳中和目标和提升我国能源安全保障能力的重要技术路线之一。生物质热解转化可实现生物质高效低成本制取生物油（收率可高达75%）,但生物质中天然存在的碱/碱土金属（AAEMs）对生物油收率和品质有重要负面影响。目前文献研究主要集中于AAEMs对生物质和纤维素宏观热解特性的影响,而AAEMs对半纤维素和木质素热解特性及其微观反应机理的影响研究较少。本文重点探究碱/碱土金属的种类和添加量对木聚糖和木质素热解特性和微观反应机理的影响,为实现生物质高效热解制取高品质生物油提供理论基础和技术指导。首先使用盐酸酸洗脱除木聚糖和碱木质素中所含AAEMs,然后通过浸渍向脱灰样品中添加碱/碱土金属盐,然后通过TG-MS-FTIR、Py-GC/MS和固定床实验对脱灰木聚糖和脱灰碱木质素的热解特性和反应动力学进行研究,并与脱灰纤维素进行对比。其次,采用相同的手段考察AAEMs种类、添加量和阴离子类型等因素对木聚糖和碱木质素热解特性的影响规律。最后采用原位傅立叶变换红外光谱仪（DRIFTS）结合二维相关光谱分析方法（2D-PCIS）对脱灰木聚糖和脱灰碱木质素以及添加AAEMs后的木聚糖和木质素热解过程中主要官能团的演变进行在线监测和分析,以揭示其微观反应机理。添加AAEMs的木聚糖热解实验结果表明AAEMs对木聚糖的影响主要体现在对吡喃环开环反应的作用,提高了整个热解反应的活化能。与脱灰木聚糖相比,AAEMs的添加使得木聚糖吡喃环开环反应提前至300°C,产生更多的H2O、CO2、CO等气体和乙酸、羟基丙酮等小分子化合物,并减少脱水糖、糠醛等环类化合物生成率。另外,不同AAEMs种类和添加量会施加不同的影响,碱土金属Mg、Ca的催化作用效果明显弱于碱金属K、Na的催化作用,而AAEMs添加量多少与其对木聚糖热解行为的影响成正相关关系。另外,AAEMs的阴离子对木聚糖热解也有一定的影响,与KNO3和KAc盐相比,添加KCl的木聚糖更早释放出挥发分峰且产生更少的永久气体产物。DRIFTS结合2D-PCIS表明,-CH2对应的侧链伯醇基裂解和吡喃糖开环反应在AAEMs的作用下早于羟基/氢键O-H…O对应的脱水反应表明吡喃环开环相关反应要早于糖环羟基脱水反应的发生。木糖吡喃环C-O对应的开环反应在AAEMs的作用下早于C=C和C=O键生成反应的发生,证实开环反应提前发生。添加AAEMs的碱木质素热解实验结果显示AAEMs的存在促进了碱木质素内部醚键及单体侧链的进一步断裂,降低了整个反应活化能。与脱灰碱木质素相比,AAEMs的添加使得木质素间醚键断裂,芳香环类产物增加,同时单体侧链断裂,产生了更多的H2O、CO2、CO、CH4等永久气体以及小分子的醛酮酸类产物。另外,不同AAEMs和添加量有着不同的影响,2-甲基苯酚、2-羟基苯甲醛和苯酚产率在加入碱金属后上升,而加入碱土金属后其产率下降,推测碱金属促进芳香环侧链（如甲氧基）的断裂形成更为简单的单体,而碱土金属起着相反的效果。随添加量的提高,主要产物苯酚、2-甲氧基、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、邻苯二酚和苯酚产率明显增加,而香草醛、糠醛和2-甲氧基-1,4-苯二醇等随着添加量的增加产率减少。DRIFTS结合2D-PCIS结果表明加入AAEMs破坏了木质素内部羟基/氢键O-H…O的连接,提高了自由羟基的反应性,促进了初始连接键的断裂。AAEMs促进侧链不稳定官能团如羟基、苯基醚键和部分甲氧基的脱除,同时影响苯类结构重组过程。