生物质气化可以把固体生物质转化为CH4、H2等可燃气体,经提纯后可制得高纯H2。H2可作为低碳、清洁的车载燃料。在生物质气化过程中不可避免地会产生焦油,焦油会堵塞管道、危害人体健康和生态环境,因此焦油脱除是生物质气化系统能否稳定运行及高效产气的关键所在。本文使用稻壳作为生物质原料,对其热解后制得生物炭并使用水蒸气对生物炭进行活化处理。本文研究了活化温度、活化时间和水蒸气浓度对生物炭微观物化性质的影响;随后选择Fe2O3作为金属负载,成功制备了生物炭-Fe2O3催化剂。最后选用甲苯作为焦油模型化合物对上述催化剂进行脱除实验,研究了Fe负载量对脱除效率的影响。结果表明随着Fe负载量的增加,催化剂对甲苯的脱除效率呈先增后减的趋势,当Fe负载量为4%时脱除效率最高可达94.1%。根据催化剂反应前后的表征结果可知其脱除甲苯主要依靠n-π作用,孔隙填充以及Fe的催化作用。利用TG、Raman、SEM等手段对催化剂表面积碳形成机理进行研究,发现积碳以球状出现且会随着反应进行逐层叠加;随着Fe负载量的增加,积碳含量逐渐减少;由于Fe2O3富含晶格氧,因此Fe2O3负载量越高,其与积碳反应的可能性就越大。最后采用Material Studio软件对焦油模型化合物在催化剂多孔结构内部的扩散、吸附进行分子动力学模拟和计算,并探讨了含氧官能团对不同焦油模型化合物的扩散、吸附特性的影响。结果表明-OH和C-O都具有减小孔隙率和孔体积的作用并且C-O键的增多会导致结构的不稳定,验证了实验部分官能团对焦油模型化合物的作用机理。