1.生物质选择性富氮热解过程中氮素迁徙与功能化调控机制的基础研究

生物质热解能够得到生物油和焦炭，但生物油含有较多氧，极大地降低了生物油的附加值，而焦炭功能性不强，利用空间有限。为了提升热解产品附加值，本项目提出用氮原子取代产物中氧原子，从而得到高附加值含氮化学品与掺氮碳材料的生物质富氮热解新思路。然而富氮热解得到含氮产品种类多、产率低，对此拟通过引入分子筛催化剂和绿色活化剂协同调控富氮热解过程，以实现含氮化学品与掺氮碳材料高选择性与高产率的定向生成。本项目将以深入揭示生物质富氮热解过程中原生氮与外源氮迁移转化新机制为立足点，研究分子筛催化剂作用下挥发分中氮素功能化调控定向生成含氮化学品的反应机理，研究绿色活化剂与氮素交互作用下焦炭中孔隙和含氮结构的生成及调控机制，最后通过解答氮素、分子筛催化剂、绿色活化剂的耦合作用机制，实现生物质选择性富氮热解联产含氮化学品与掺氮碳材料的新工艺。本项目的研究成果将有利于探索出一条高值转化生物质的新途径。

2.生物质水蒸气催化气化联产H2和多孔碳电极材料的机制研究

生物质气化可将生物质转化为清洁气体燃料或合成气，当前研究的热点之一即是通过原位强化吸收或离线重整以提升气化气中H2含量，但是这些方式脱除的CO/CO2并没有得到很好地利用，降低了生物质碳原子利用率。为了提升生物质气化过程中碳原子利用率，本项目提出了一种生物质水蒸气催化气化联产H2与多孔碳电极材料的新工艺，拟从源头上阻断生物质中多余碳的转化并将其转变成具有高附加值的多孔碳电极碳材。首先深入揭示生物质水蒸气气化过程机理及产物调控规律，进行复合功能催化剂的设计，并在微观层面阐述复合功能催化剂作用下H2的生成机理。关联焦炭电容特性与理化结构，确定多孔碳目标电容结构，研究水蒸气催化气化过程中目标电容结构的形成机理。最后通过解答H2与多孔碳电极材料生成协同调控机理，实现生物质定向水蒸气气化制备H2与多孔碳电极材料的目标。本项目的研究成果将有利于探索出一条高值转化生物质的新途径。

3.基于热解过程调控的热解残渣预调质技术

选取具有代表性的研究对象有机组分，针对不同原料组成及热解工艺条件所形成固态热解残渣，借助先进科学手段对其基本构成、理化特性展开全面分析，据此进行系统分类，建立典型研究对象有机组分热解残渣基础物性数据库，明确典型危险组分及资源组分构成及赋存特点，为后续安全高值化提供科学依据。

研究研究对象有机组分中可燃物组分、理化特性、热解条件对热解残渣品质特性的影响，确定原料组分与热解条件对热解残渣品质的作用规律，探究热解过程中热解残渣品质与产量的协同调控策略。