面对日趋严重的能源与环境问题，高效开发利用可再生能源是重要解决途径。生物质气化被誉为是一种最有前景的生物质利用方式，但是由于传统的气化工艺存在成本高、工艺复杂、气化后合成气品质差等问题，有学者在化学链燃烧的基础上提出了生物质的氧载体气化技术，利用氧载体的晶格氧代替常规的气化介质，可有效改善这些问题。目前国内外研究较多的为氧载体燃烧，以及氧载体循环制氢，且原料多为煤，对生物质氧载体气化制备合成气的研究较少。因此有必要开展生物质氧载体气化制备合成气的研究。　　本文利用浸渍法制备系列铁基复合氧载体。采用XRD、H2-TPR、SEM、热重分析等方法对铁基复合氧载体进行表征与评价。研究不同载体以及Fe2O3负载量对复合氧载体的结构、抗积碳能力、氧化还原性以及氧载体气化产物选择性的影响。在自制的生物质氧载体气化蒸气重整制备合成气的实验装置上，进行生物质氧载体气化特性实验，并对生物质氧载体气化蒸气重整的气化过程进行数值模拟。此外，还对生物质氧载体气化制备合成气的工艺进行优化，采用响应曲面法(RSM)研究反应温度、水蒸气与生物质质量比、氧载体与生物质的质量比以及反应时间对合成气的影响。建立回归模型评估合成气中H2/CO的比值与反应温度、时间、OC/B、S/B之间的关系。结果表明:　　(1)不同惰性载体对生物质氧载体气化制备合成气的产物具有不同的选择性，其中，Al2O3载体有利于制备高H2/CO比值的合成气。Fe2O3的负载量越大复合氧载体本身的晶格氧越多，当负载量为60％时，复合氧载体的活性、稳定性均达最佳值。此时合成气中的H2/CO比值也达到最大。使用后的氧载体表面均有积碳的现象，载体不同积碳情况不同。热重分析表明当载体为Al2O3时，复合氧载体的第二个失重峰最小，复合氧载体的积碳最少。在温度为400-600℃时，四种复合氧载体的反应速率均达到最大值，在此温度段晶格氧的质量补充速率小于生物质碳的燃烧速率。　　(2)通过生物质氧载体气化特性实验得出，当温度为750℃到950℃，提高温度有利于生物质的氧载体气化反应进行，加入水蒸气可增加合成气中H2的含量，而过多的氧载体会导致合成气中CO2含量升高。通过对生物质氧载体气化蒸气重整的数值模拟可知，控制反应路径以及反应时间可改善生物质的氧载体气化过程。　　(3)反应温度为900℃时，H2和CO总含量以及H2/CO比值均达到了最大值。S/B为2.8时合成气中H2和CO的总含量达到最大值，H2/CO值、产气率以及碳转化率均得到明显提高。OC/B为1.0时碳转化率达到最大值，产气率随着OC/B的升高，增速明显。反应时间的延长使合成气中H2的含量得到了明显提升。反应时间为20min时合成气的品质和产量达到最佳值。通过RSM得到了最优工艺参数，建立二次模型，并通过方差分析验证了可行性。最佳条件为:反应温度为899.55℃，时间为20.31min，OC/B为1.02，S/B比为2.89，最佳条件下获得的H2/CO的值为2.23。为水稻秸秆制备合成气提供了理论支持，展示了水稻秸秆废弃物能源化利用的巨大前景。