文献综述（或调研报告）：
生物质能（秸秆等）是一种可再生能源，处理不当可造成严重污染。生物质常见的利用方式为生物质燃烧、生物质固化、生物质液化和生物质气化[1]。其中生物质气化制取合成气，用途广泛，具有良好的发展前景。合成气是富含H2、CO和少量CO2的混合气体，它作为中间体可以合成或精制许多高品质的燃料及化学品，如氢气、甲醇、二甲醚等[2]。我国生物质资源丰富，利用生物质气化可以缓解农村能源紧缺问题，减轻环境污染和资源浪费等问题。然而在生物质气化过程中，会不可避免的产生副产物焦油，影响气化设备稳定和安全问题，造成能量浪费，降低气化效率[3]。
Ritcher等人[4]于1983年提出化学链燃烧（Chemical Cooping Combustion, CLC）技术，其原理是使燃料与空气不直接接触，载氧体将空气中的氧传递到燃料中，实现无火焰燃烧。化学链氧解耦（Chemical-Looping with Oxygen Uncoupling , CLOU）是基于CLC提出的一种新型燃烧技术，CLOU中燃料的燃烧借助载氧体释放的气态氧来完成，即燃烧被分为载氧体MeOx的释氧反应和气态氧的燃烧反应两个部分。目前，CLOU中常用的载氧体主要有CuO、Mn2O3和Co3O4，其中CuO以其载氧率高和释氧温度低等优点得到了广泛关注[5]。钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应（Calcination Carbonation Reaction, CCR）捕集CO2技术是目前最具前景的大规模捕集CO2方法之一。该方法主要包括两部分：首先，CO2与CaO在碳酸化反应器中进行反应生成CaCO3，然后生成的CaCO3进入煅烧反应器中加热煅烧，生成CaO和高浓度的CO2，煅烧反应的热量由固体或气体燃料富氧燃烧提供[6]，高浓度CO2经净化、压缩后储存。
Abanades等 [7]第一次将钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2工艺和化学链燃烧工艺进行耦合用于制氢。以CH4为燃料，CuO为载氧体在气化炉中反应实现化学链燃烧；同时以CaO为吸附剂用于CO2捕捉，提出了利用Ca/Cu复合材料捕集CO2提高氢产率的新方案。之后，Fernaacute;ndez等 [8]又进一步细化了该方案，提出了利用CH4与Ca/Cu复合材料捕集CO2同时生产氢气的概念设计，明确三个反应器反应工况和条件，最终证明了此设计过程有很高的能源效率，有巨大的发展潜力。在此基础上，Anthony等人[7]又提出了利用Ca/Cu复合材料促进生物质水蒸气联合制氢的新思路。到目前为止，Ca/Cu复合材料已经在热重分析仪、流化床等实验装置上开展了很多实验。 Marcin Broda等 [9]提出了用Ca/Ni复合材料对吸附剂增强甲烷水蒸汽重整制氢气的方案，并利用N2物理吸附，X射线衍射和扫描，透射电子显微镜等对该复合材料进行分析，发现了合成CO2吸附剂更有利于CO2捕捉，其原因是CaO均匀分散在复合材料中，延缓材料的热烧结。Ryad Abdul Rahman等 [10]研究了在生物质气化炉中Ca/Cu复合材料捕集CO2的相关特性，经过热重实验分析，发现当复合材料高度碳酸化时，其吸氧能力下降，因为CaCO3的生成阻碍了O2进入与Cu接触。研究还发现复合颗粒中最多含有50%的Cu，该比例混合下没有氧化转换损失，也没有观察到颗粒表面结焦。
文献中，研究重点主要是复合材料本身的特性，目前还没有对Ca/Cu复合材料促进生物质气化制取合成气进行研究。鉴于以上分析，针对我国秸秆资源丰富但能源密度低、分布广的特点，提出了一种利用Ca/Cu复合材料处理农村生物质秸秆的初步构思。其中，CuO作为气化剂，提供秸秆气化时所需要的氧气，CaO一方面捕集气化过程中产生的CO2，另一方面CaO可以有效减少焦油的产生，提高秸秆利用效率。利用Ca/Cu复合材料处理农村生物质秸秆时，一方面将秸秆就地转化为生物质燃气供给农村居民生活，避免收集、运输、储存秸秆导致投资大幅增加，另一方面高效捕集CO2，实现秸秆的资源化利用。
本毕业设计主要进行Ca/Cu复合材料催化热转化生物质的基础性研究，实验中选取CaO、CuO作为研究对象，探讨CuO/CaO复合材料的制备过程。在Py-GC/MS实验装置上通过改变催化剂种类和添加量（CuO单独催化，CaO单独催化，CuO/CaO共催化）对生物质秸秆进行快速热解分析，并研究其影响，分析各种情况下气化产物规律，为实现Ca/Cu复合材料处理农村生物质秸秆提供初步实验数据。
参考文献：
[1] 郭海霞, 左月明, 张虎. 生物质能利用技术的研究进展[J]. 农机化研究, 2011(6): 178-185.
[2] 涂军令, 应浩, 李琳娜. 生物质制备合成气技术研究现状与展望[J].林产化学与工业, 2011(6): 112-118.
[3] 鲍振博, 靳登超, 刘玉乐.等. 生物质气化中焦油的产生及处理方法[J]. 农机化研究, 2011(8): 172-176.
