生物质气化技术能够将低品质生物质原料转化为高附加值的气化气,其应用前景广阔。然而因为生物质挥发分含量高,在气化过程中不可避免产生焦油副产物,严重影响了气化设备的安全运行和气化气的利用。因此,开发高效、经济、寿命长的镍基催化剂应用于焦油的催化脱除意义重大。镍基催化剂在催化分解焦油过程中,容易因积碳、烧结等因素而发生失活。本研究以镍基催化剂为对象,以甲苯作为焦油的模型化合物,研究镍基催化分解甲苯反应中失活因素及其对催化活性的影响,同时对反应过程中积碳的生成演化规律进行深入研究。基于铁助剂对镍基催化剂的优良改性作用,本文在催化性能与积碳演化两方面比较了镍铁催化剂与镍基催化剂的异同,分析铁助剂的添加对催化活性和积碳生成的影响。首先研究了积碳、镍颗粒烧结以及镍单质的氧化三种因素对催化活性的影响。在六小时的Ni/α-Al₂O₃（NA）催化重整反应中,上述三种失活因素在催化失活的占比分别为72.2%,11.1%和16.7%。在Ni-Fe/α-Al₂O₃（NFA）的六小时催化重整反应中,三种失活因素在催化失活的占比则分别为80%,10%和10%,积碳仍然是引起催化活性降低最多的因素。选择NA催化裂解,NA催化重整和NFA催化重整三种反应开展不同类型积碳演化特性研究。NA裂解反应初期生成无定形碳,在反应的中后期无定形碳转化生成碳网格。NA重整反应和NFA重整反应的初期生成无定形碳,并且无定形碳转化生成碳纳米管。碳网格和碳纳米管是两种具备不同微观形貌的石墨型碳。水的加入以及铁改性均促进了石墨型碳的生成,在上述三种反应60分钟后,石墨型碳的量分别可达到37.4 mg/g-cata、200 mg/g-cata和642mg/g-cata。由红外表征说明了裂解反应中的无定形碳由甲苯和链烃中间物质的分解得到,而重整反应的中后期生成的无定形碳则主要来源于含氧中间物质。通过拉曼表征分析进一步证实了NA裂解反应和NA重整反应的后期,石墨型碳发生了老化现象,在两反应中其质量分别减少了42%和17%。而NFA重整反应生成的石墨型碳的品质更为优良,在120分钟的反应中未观察到老化现象的发生。最后对NA裂解,NA重整和NFA重整三种反应两类积碳的生成动力学进行计算,比较得出三种反应均对无定形碳的生成更有利。在三种反应的60¹20分钟内,无定形碳分别增长了17%、5%和13%。结合催化活性在反应中后期逐渐降低的变化规律,可知在反应过程中稳定增多的无定形碳是导致催化活性降低的主要因素。