随着化石燃料的枯竭和环境污染问题的加剧,清洁可再生能源的开发与利用已成为全球能源研究的重要方向。生物燃料作为一种绿色低碳能源,因其可再生性、多样性及环境友好性,被广泛视为推动可持续能源转型的有效途径。小球藻(CV)凭借油脂含量高、生长速度快、环境适应性强,展现出作为优质生物燃料原料的巨大潜力。然而,CV中较高的含氮量和较低的H/C比限制了热解油品质,不利于其直接作为高品质燃料的推广应用。为此,本研究引入富氢的海洋废塑料(MW)作为共热解组分,并引入兼具微波吸收与催化功能的金属有机骨架衍生催化剂(M@C),开展CV与MW的微波催化共热解研究,旨在协同提升热解油品质并实现塑料废弃物的资源化利用。本文系统研究了不同原料配比与M@C类型对共热解行为的影响,重点分析了热解油中烃类产物的生成特征、脱氧脱氮路径及催化剂稳定性。在此基础上,进一步探讨了MW作为供氢体对CV热解的协同促进作用及M@C催化剂在反应过程中的催化路径。主要结论如下: (1)通过调节CV与MW的混合比例,研究了二者在共热解过程中的相互作用。当MW添加量为20 wt%时(C8M2),CV与MW在提高平均质量损失速率(R_v)、热解油产率(Y_o)以及缩短最大质量损失速率对应的时间(T_m)、热解反应完成时间(T_s)方面表现出最佳的协同效应。 (2)采用溶剂热法制备了兼具微波吸收与催化提质双功能的Fe₃O₄@C催化剂,系统考察其在不同添加量下对CV与MW共热解的影响,并与Fe₃O₄和Fe/AC等传统催化剂进行对比。结果表明,Fe₃O₄@C在所有添加量下均显著促进了热解的进行,其中30%Fe₃O₄@C组热解特性最优。此外,Fe/AC和Fe₃O₄@C有利于促进热解油生成,而Fe₃O₄则更有助于气体产物的生成并减少固体残渣的产出。Fe₃O₄@C的加入促进了脱羟基、脱羰基、脱氨、脱羧等反应,有效降低了热解产物中含氧和含氮化合物的含量,同时促进了脂肪烃的生成。随后,部分脂肪烃在催化作用下进一步发生裂解、环化和芳构化反应,转化为芳香烃。 (3)单金属催化剂在热解过程中易发生积碳现象,导致催化活性衰减,限制其稳定性和循环使用性能。为缓解该问题,引入第二种活性金属组成双金属催化剂以提升其选择性和催化活性。与Fe@C与Ni@C催化剂相比,Fe-Ni@C展现出更优的催化性能,其中,30%Fe-Ni@C组表现出最大的R_m(0.11015 wt%/s)和R_v(0.02395 wt%/s),以及最短的T_m(912 s)和T_s(2971 s)。此外,Fe-Ni@C催化剂显著促进了共热解过程中的脱氧、脱水、脱羧、环化和脱氨等反应,有效提高生物油中芳香烃的产率并抑制含氮副产物的生成。 (4)在双金属催化剂中引入氮掺杂,可进一步增强其催化性能。与Ni-Co@C相比,N掺杂显著改善了热解特性,提升热解油产率,并抑制固体炭的生成。N-Ni-Co@C表现出更高的总烃产率(49.63%)和芳烃选择性(35.13%)。该催化剂通过促进胺-N裂解、腈-N缩合脱氢以及杂环-N稳定化,有效降低了热解油中含氮化合物的含量。同时,N-Ni-Co@C还增强了羟基酮、甲氧基酚等含氧中间体的脱羟基、脱羰、脱甲氧基反应以及芳构化反应,提高了含氧化合物向芳烃的转化效率。 (5)在双金属催化剂的基础上构建三金属催化剂可进一步发挥金属协同效应。Ni-Cu-Co@C催化剂在改善CV与MW共热解特性方面表现突出,显著促进热解油产率并抑制固体残渣生成。该催化剂通过调控反应路径,将芳烃生成率提升至30.07%,脱氧效率提高至27.70%,脱氮效率达80.03%。催化剂的循环实验表明,Ni-Cu-Co@C经五次使用后仍保持初始催化活性的66%,展现出良好的催化稳定性和可重复使用性能。