生物油催化重整制氢过程中组分相互作用机制的解析与优化路径

（编辑推荐）本研究通过选取甲酸、甲醇、丙酮和苯酚四种单官能团模型化合物，在Ni/Al2O3催化剂和800°C原位气化固定床反应器中，揭示了生物油催化重整制氢过程中[-OH]与[-C=O]等官能团的协同与拮抗效应。研究发现甲醇因高H/C比(4:1)展现最优制氢性能（75 mol% H2浓度），而[-C=O]会促进碳链延长导致纤维状积碳。该研究为生物油组分优化和抗积碳催化剂设计提供了理论依据。

　　

Highlight

为阐明生物油催化重整制氢的复杂反应机制，本研究选取甲酸（-COOH）、甲醇（-OH）、丙酮（-C=O）和苯酚（-OH）四种单官能团模型化合物，在800°C原位气化固定床反应器（WCR=15，Ni/Al₂O₃催化剂）中进行实验。结果表明：甲醇凭借4:1的H/C比和[-OH]官能团，产生75 mol%的H₂浓度和>97%的选择性，制氢性能最佳；与甲酸、丙酮或苯酚混合时，其产氢量分别提升25%、8%和8%。甲酸-丙酮混合物可协同提高H₂浓度，但[-C=O]会引发碳链延长，导致纤维状积碳并加速催化剂失活。苯酚虽含[-OH]，但芳香环结构稳定性限制了重整效率（H₂浓度60–64 mol%）。

Conclusions and perspectives

本研究揭示了不同官能团组分通过相互作用影响氢产率和催化剂积碳行为的机制：[-OH]能有效抑制碳生长，而[-C=O]主导纤维状积碳形成。该发现为构建生物油催化重整制氢理论体系、设计高效抗积碳催化剂提供了关键依据。未来研究可进一步探索多元组分协同效应及催化剂表面活性位点调控策略。

（注：翻译部分严格保留专业术语如WCR、Ni/Al₂O₃等，并采用生命科学领域常见的"协同效应"、"芳香环结构"等表述增强专业性，同时通过"引发""主导"等动词提升生动性。）