人类快速发展所依赖的化石资源（煤、石油和天然气）正面临枯竭,严重威胁人类的发展和国家的战略安全,加之全球每年消耗大量的化石能源严重破坏了人们赖以生存的自然环境（酸雨,粉尘和全球变暖等）。因此,必须寻找一种绿色、可再生且资源丰富的替代能源。每年绿色植物以生物质的方式固定的太阳能是世界全年能源消费的10倍左右,且生物质资源还具有低灰分、可再生、碳中性等优点,因此生物质必将成为未来人类赖以生存的重要能源与化学品来源。加氢液化是将生物质高效地转化为液体燃料和化学品的重要途径之一,生物质加氢液化的关键科学问题是开发一种高效、稳定的催化剂。无催化剂条件下,考察了木屑在环己烷、甲苯、甲醇、乙醇和异丙醇中的加氢液化。结果表明,木屑在异丙醇中转化率最高,而在甲醇中液化油的收率最高,在乙醇中木屑的转化率和生物油的收率均较高。利用气相色谱/质谱（GC/MS）从生物油中共鉴定出42种含量较大的化合物,以环己烷和甲苯为溶剂时,生物油的组成以酚类为主,以甲醇和乙醇为溶剂时,生物油中出现了较多的羧酸酯。考虑到乙醇易于以生物质为原料发酵获得,确定木屑加氢液化溶剂为乙醇。制备了3种不同孔结构的载体SiO₂、Al₂O₃和ZSM-5-SBA-15（介-微孔复合分子筛）,以仲钼酸铵和四硫代钼酸铵为前躯体,通过等体积浸渍法制备了MoO₃/SiO₂,MoS₂/SiO₂,MoS₂/Al₂O₃和MoS₂/ZSM-5-SBA-15催化剂。利用N₂-吸脱附、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）,X-射线衍射（XRD）、扫描电镜/能谱（SEM/EDS）和透射电镜（TEM）对载体和催化剂进行了表征。MoO₃/SiO₂和MoS₂/SiO₂催化木屑加氢液化时,生物油的收率分别为49.97%和52.01%,表明MoS₂具有较好的催化效果。考察了木屑在MoS₂/SiO₂,MoS₂/Al₂O₃和MoS₂/ZSM-5-SBA-15（硅铝比分别为20、30、40）5种催化剂作用下的加氢液化反应,结果表明硅铝比为30的介-微孔复合分子筛ZSM-5-SBA-15的催化活性最高,在反应时间40 min,反应温度320 ℃,木屑/催化剂（质量比）=10:1,氢初压为6 MPa的反应条件下,产物油相收率达60.74%。MoS₂/ZSM-5-SBA-15催化剂在320 ℃下水热处理24 h后,催化活性变大不大,表明MoS₂/ZSM-5-SBA-15催化剂具有良好的稳定性。利用H₂还原MoO₃的方法制备了5种载体（SiO₂,Al₂O₃,ZSM-5,SAPO-11和介微孔复合分子筛ZSM-5-SBA-15-30）负载的MoO₂催化剂,发现MoO₂/SiO₂催化活性最高,液化油收率为58.6%。首次实现了四硫代钼酸铵为钼源的MoO₂/SiO₂催化剂的调控制备,利用XRD,SEM,TEM,扫透射电镜（STEM）和EDS元素分布图（EDS mapping）等手段对MoO₂/SiO₂进行分析,结果表明,MoO₂的平均粒径约为74.6 nm,且具有较好的分散性。以四硫代钼酸铵为钼源的MoO₂/SiO₂催化木屑加氢液化反应表明,初始氢压为2 MPa时,液化油的收率为60.01%,明显高于H₂还原法制备的MoO₂/SiO₂催化剂（58.6%）。当氢压增大到6 MPa时,生物油的收率达72.3%,体现出了较高的加氢液化反应活性。GC/MS分析表明,生物油中酚类化合物相对含量最高,达43%,乙酯类化合物次之,约为29%,仍存在较多GC/MS难以鉴定的化合物。以H₂高温还原MoO₃/C的方法制备了双活性组分相的MoO₂/Mo₂C-R催化剂,木屑加氢液化生物油的收率为56.86%。为了进一步改善MoO₂/Mo₂C-R催化剂的活性,以提高生物油收率,首次利用Fe、Co、Ni、La、Ce五种金属对MoO₂/Mo₂C-R催化剂进行改性,考察了改性金属用量对催化剂的影响。结果表明,Ce改性效果明显优于其它4种改性剂,当Ce/Mo物质的量比为0.20时,乙醇可溶物和总生物油收率分别达到了55.68%和64.28%。利用柱层析技术从以乙醇为反应溶剂得到的生物油中富集到了22种长链脂肪酸乙酯,2种烷醇,4种酰胺,4种木质素衍生物（p-二（2,6-二甲氧基酚基）类化合物）,4种呫吨酮类化合物,3种纤维素衍生物和多种未知族组分,分离得到了3个纯品（16-羟基十六烷酸乙酯,ω-羟基-十八烯酸乙酯和十八烯二酸二乙酯）,并通过GC/MS和高分辨率质谱（HR-MS）对它们的结构进行了确认。木屑液化残渣H₂O₂氧化处理实验表明,氧化产物以脂肪族羧酸和芳香族羧酸为主,产物中的苯六甲酸从分子层次上表明了木屑在加氢液化反应过程中发生了缩聚,形成了较大的缩合芳环结构。