甲烷-二氧化碳干气重整能够将温室气体二氧化碳的转化和天然气的主要成分甲烷的综合利用相结合,尤其适用于富含二氧化碳的天然气重整反应。制备具有广泛用途的合成气是一条既环保又经济的CO2利用途径。相对于工业化的水蒸气重整过程,该路线具有的优势有：低能耗、高CO选择性和低H2/CO比。能用于甲烷-二氧化碳干气重整反应的催化剂可分为两大类：贵金属催化剂和镍基催化剂。贵金属催化剂稳定性较好,但其价格昂贵。工业应用上更倾向于使用价廉易得、高活性的镍基催化剂,但是镍基催化剂极易积炭而导致催化剂部分失活。针对这一问题,实验中设计制备了Ni-MgO和Ni-CeO2两类催化剂体系,通过助剂与Ni形成表面合金来提高其抗积炭稳定性,并探讨了其稳定机制和对反应机理的影响。首先,通过一步甲醇热方法合成了Co, Mn, Ce或Sn作为助剂的Nio.10Mgo.90O固溶体催化剂,经由拓扑化学反应控制其主要暴露面为Tasker Ⅲ型(111)面。研究中发现,Sn和Co在Ni0.10Mgo.90O上分布均一,但是Ce和Mn以氧化物形式产生了分相。Mn的引入使催化剂烧结成块,因此不能提高催化剂的稳定性,反而活性越来越低。Ce的引入使催化剂积炭更为严重,通过TEM可以观察到许多胡须状积炭。Sn和Co抑制了Cβ的形成,因此都能提高甲烷-二氧化碳干气重整反应中的抗积炭性能。动力学研究表明,Sn抑制了积炭的成核生长,而Co的作用主要是增加了消炭速率。随后,又考察了Ag在Ni-CeO2体系中的作用。实验过程中,同样对这一系列催化剂作了不同温度下的活性考评和不同进样条件下的稳定性考评。单纯的10%Ni/CeO2催化剂不太稳定,归因于催化剂表面的积炭以及还原预处理和反应气氛下的表面结构重构。H2的共进样对10%Ni/CeO2催化剂的稳定性产生了不利的影响。Ag显著降低了甲烷-二氧化碳干气重整反应中催化剂的活性,同时提高了其稳定性,因为Ag的引入减少了催化剂表面积炭的产生。此外,Ag还能改变积炭的类型,引入Ag的催化剂表面几乎找不到石墨炭和胡须状积炭,更多的是无定型炭。通过改变反应气氛,Ag同样表现出了不错的稳定性和抗积炭性能。动力学研究表明,0.3mol.%Ag的引入使催化剂的活化能从91kJ/mol提高到了140kJ/mol。并且,继续提高Ag含量,催化剂的活化能变化很小。该体系中,Ag的作用是堵住积炭的成核中心,即Ni表面的台阶位,从而抑制积炭的产生。