文 献 综 述
（一）研究背景
工业革命后，随着工业化程度的提高，能源需求日益增加。当今人类所消耗的能源主要是化石能源，从全球范围内看，人类所消耗能源中 87%为化石燃料，所占比例非常高[1]。然而，随着人类不断的开采和使用，化石燃料消耗较多，能源危机问题愈发严重，引发的环境污染问题也急需解决。调整能源结构，开发绿色的可再生资源是根本性的解决方案。 我国农作物种类繁多，主要包括小麦秸秆，玉米秸秆，稻壳等，产量也很丰富，因此，如何高效地利用这些生物质资源值得深入研究。随着日益增长的能源需求，能源短缺问题受到了全球的关注，生物质能源，作为唯一的可再生碳源，是化石能源的非常良好的替代品，具有广泛的应用前景[2]工业中的多种化学品和燃料等都可以通过生物质来制备，可以一定程度上缓解石油炼化生产化学品的负担，对国家能源结构调整起到重要作用。另一方面，生物质是一种绿色的碳源，可用来制备碳材料，应用于气体吸附，水净化，电极材料，超级电容，催化剂载体等方面[3-8]。为实现对生物质资源有效的利用，以生物质原材料为碳源，生产功能性碳材料是一种很好的手段。生物质能占据着重要的地位，被评为煤、石油、天然气以外的第四大能源。客观来讲，确实存在分布分散不易收集，原料成分复杂等缺点，但其绿色低污染，可再生性强，来源广泛，储存量大，这使得生物质能源在能源结构调整方面占有重要的一席之地[9]。
（二）生物质碳基材料的制备
在生产生活中，许多产品都可以由生物质发展而来，例如高价值的化学品，燃料，或者功能性碳材料。碳材料是一种常用的功能性材料，可以吸附小分子物质，储存能量，作为催化剂或传感器使用。然而，由于成本昂贵或制备方法复杂，一些碳材料的大规模应用受到了限制，比如商用碳黑、石墨烯、碳纳米管等[10]。生物质碳含量较高，成本低廉，绿色环保，是一种理想的碳源。此外，生物质含有丰富的含氧官能团，且一些生物质本身含有天然孔道结构，在制备多孔碳材料时会有天然优势，制备的碳材料性能也会优于传统碳材料。 生物质碳材料的制备方法主要包括两种，高温分解活化法和水热碳化法。高温分解活化法是制备生物质碳材料的主要手段，是将生物质原材料在惰性气体氛围下高温处理，生物质在分解后最终形成固体碳[11]。为了发展碳材料的孔道结构，通常要对样品进行活化处理，包括物理活化和化学活化。物理活化一般是在生物质高温分解过程中通入气体如二氧化碳、水蒸气等发展孔结构，化学活化则需要将生物质和活化剂（磷酸、氯化锌、氢氧化钾等）混合后再进行碳化。水热碳化法是以水为介质，在封闭体系中加压加热，将生物质转换为碳材料。相比于高温分解活化法，这种方法更为简单环保[12]。
（三）生物炭/镍复合物的制备
碳材料负载金属催化剂的具体制备过程有三个步骤(1)干燥(2)浸渍(3)煅烧。
王美娟[13]等在基于镍基催化剂的生物油重整制氢研究中，采用不同活化方法对稻壳生物炭进行处理，原始生物炭经过活化后孔结构得到不同程度的发展，在所有催化剂中，Ni/BC4表现最好，温度为700℃时，碳转化率和氢气产率分别达到91.2%和71.2%。生物炭的利用降低催化剂耗费成本并提高生物质的资源化利用
崔志冰[14]采用浸渍煅烧法制备了一系列 Ni/C 催化剂。通过控制 Ni 负载量和催化剂煅烧温度，可以调控 Ni 颗粒的粒径及分散度。在一定 Ni 负载量范围内（6.6%-33.9%），使用较低的煅烧温度时（400℃），可以得到小粒径高分散度的催化剂。XRD 结果表明 Ni/C 催化剂中 Ni 的存在形式全部为单质 Ni。同时他还采用了碳热还原法制备了另外两种 Ni 基催化剂 Ni/AC 和 Ni/DC，发现催化剂的制备方法极大地影响了它的物相组成，表面形貌，粒径大小及分布。Ni/AC 和 Ni/DC 催化剂中有明显的 NiO 存在，表明其未还原充分。其次，Ni/AC 和 Ni/DC 催化剂的粒径更大，而且 Ni/DC 催化剂金属颗粒聚集现象比较严重。
汪大千, 姚丁丁, 杨海平等[15]主要研究了生物炭以及负载 Ni 对生物质水蒸气气化的影响，生物炭催化活性由高到底依次为 CC、WC、RC、AC；在生物炭上负载活性组分 Ni 后，催化剂自身的气化活性由高到低是 CC、AC、WC、RC。其催化活性由高到低依次是 CC、WC、RC、AC。棉秆炭负载镍催化生物质制氢所得合成气中氢气产量最高，产率高达 46.04mol/kg，体积浓度为 64.02%， 且 H2/CO 的比例也为最高，达到 2.96；生物炭的催化活性与其自身成分有关，CC中碱金属碱土金属Ca、K、Mg的存在有利于催化活性的增强，而WC 和 RC 中的高硅成分降低催化活性。
