生物油通过快速热解生物质获得，可以方便地运输到不同地区，并可升级为碳质材料、合成气以及航空燃料等液体产品[1]、[2]、[3]。由于生物油具有液态特性和高碳含量，人们认为石油领域的升级技术有可能应用于生物油的升级[4]、[5]、[6]。因此，已在石油工业中广泛应用的催化热化学过程（如催化裂化、催化加氢和蒸汽重整）有望用于生产生物油衍生物[7]、[8]。
然而，生物油含有多种化合物，如醇类、酮类、酚类和寡聚物[9]、[10]。这些含有氧基团的化合物不稳定且反应性很强，这导致生物油组分在加热条件下不可避免地发生相互作用[11]、[12]、[13]。由于生物油组分种类繁多，且部分组分的结构尚未明确，因此很难准确描述它们之间的具体反应。目前，对生物油组分相互作用的研究通常是根据它们的物理和化学性质进行分类的[14]、[15]、[16]、[17]。例如，通过溶剂萃取将生物油分为富含芳香族化合物的部分和贫芳香族化合物的部分；根据水溶性将其分为水相部分和木质素衍生物寡聚物部分；或根据沸点将其分为轻质组分和重质组分。通过比较不同生物油组分的分馏实验，可以进一步了解热化学过程中的组分相互作用[11]、[12]、[18]。
生物油热解的关键参数——如温度、加热速率、停留时间和反应气氛——直接影响初级反应（挥发性组分的初始分解）和次级反应（中间产物的进一步聚合、缩合或气化）之间的竞争[19]、[20]、[21]。例如，较低的温度和较长的停留时间有利于缩合/聚合反应，导致重质焦油和焦炭的形成；而较高的温度、较高的加热速率和较短的气相停留时间则使初级裂解产物迅速离开反应区域，从而抑制焦炭前体的进一步反应，提高轻质产物的选择性[22]、[23]、[24]。在这个复杂的反应网络中，催化剂的设计和引入可以进一步引导反应路径[25]、[26]。例如，镍/氧化铝（Ni/Al₂O₃）催化剂在生物油升级中可能发挥多种功能：金属镍中心可以催化脱氧、加氢和重整反应，促进含氧化合物转化为烃类或合成气[27]；同时，氧化铝提供的酸性位点可以促进脱氧反应，并通过吸附或活化轻质组分（如乙酸、丙酮）来抑制缩合反应，从而减少焦炭的形成[28]、[29]、[30]。通过这种方式，催化剂可以在分子水平上调节生物油组分间的相互作用。
对生物油热解的研究表明，相互作用在热解过程中起着重要作用，并且在不同热条件下有所不同[11]、[12]、[31]。在低温和低加热速率下，组分间的相互作用会导致严重的焦炭形成，而焦炭会阻碍生物油升级的连续运行，因为它可能堵塞管道和反应器[32]、[33]。然而，在高温下，生物油中的轻质组分可作为气化剂，减轻焦炭的形成[34]、[35]、[36]、[37]、[38]。因此，可以通过添加轻质组分来调节生物油，以抑制焦炭的形成。在高温和高加热速率下，可能会促进次级焦炭的形成[12]。这对于重整挥发性化合物是不利的，但可以用于制备碳纳米球[39]。总之，组分间的相互作用深刻影响生物油的热解行为，进而影响生物油升级的策略。除了生物油的热解性质外，催化反应对生物油的化学升级也至关重要[40]、[41]。对生物油模型化合物的研究表明，不同化合物在催化剂上的转化路径不同。例如，甲醇可以在镍催化剂作用下发生催化裂解或重整生成合成气[42]，而糠醛和葡萄糖则倾向于聚合形成重质芳香族化合物[43]。因此，可以推测催化剂会影响生物油组分间的相互作用，从而在催化过程中形成复杂的反应网络。然而，关于生物油催化转化过程中组分相互作用的知识仍然有限。
因此，本研究旨在探讨催化和非催化热解过程中组分间的相互作用，并阐明其对芳香族结构和焦炭形成的影响。在本研究中，我们选择了典型的生物油升级催化剂Ni/Al₂O₃，并比较了有无催化剂时的生物油热解结果。实验在600-800°C下进行，对产物（焦炭、焦油和气体）进行了定量和分析。最后，提出了催化剂在不同条件（重质/轻质组分比例和温度）下对组分相互作用影响的机制。
