甲烷催化燃烧反应对于提高甲烷利用率、减少大气污染物的生成具有重大实际意义。非贵金属氧化物尤其是复合过渡金属氧化物催化剂活性高、成本低,较贵金属催化剂有更好的发展前景。但由于非贵金属氧化物催化剂的低温催化活性和高温热稳定性通常难以同时兼顾,因此,制备出在一定温度范围内兼具高活性和高稳定性的非贵金属氧化物催化剂具有重要的应用和学术价值。本文着重研究了金属元素配比、合成助剂量、pH以及焙烧条件等因素对纳米级钙钛矿型催化剂La（Mn,Fe）O_3+λ的理化性质和甲烷催化燃烧性能的影响。此外,还研究了不同焙烧温度、CH₄体积含量（vol%）和重时空速（WHSV）等因素对纳米级钴基复合金属氧化物催化剂Fe₃Co₁₆O_x的甲烷催化燃烧性能的影响。采用TG、XRD、XPS、BET、H₂-TPR、CH₄-TPD、O₂-TPD、SEM和TEM等方法分别对这两种催化剂进行了表征。主要成果如下:（1）当La和具有多种氧化态的Mn和Fe的摩尔比为2:1:1时,能够形成具有钙钛矿结构的催化剂La（Mn,Fe）O_3+λ;与尿素燃烧法和葡萄糖溶胶凝胶法相比,柠檬酸（CA）法制备的纳米级钙钛矿型催化剂La（Mn,Fe）O_3+λ具有较高的甲烷催化燃烧活性。当CA/M（摩尔比,M指金属）=1:2,EG（乙二醇）/M=1:2且未调pH时,该钙钛矿型催化剂表现出最佳的CH₄催化燃烧活性。（2）研究了不同焙烧条件（焙烧升温速率、时间和温度）对钙钛矿型催化剂La（Mn,Fe）O_3+λ催化性能的影响。研究表明,提高焙烧温度,其甲烷催化燃烧性能表现出“火山型”的变化趋势,最佳焙烧温度为⁶00℃。焙烧速率和焙烧时间对其催化性能影响不大（本实验分别取3℃/min和3 h）。600℃焙烧的钙钛矿催化剂La（Mn,Fe）O_3+λ具有小粒径（17 nm）、高比表面积（29.2 m²/g）、高Mn⁴⁺/Mn³⁺（1.46）、高Fe³⁺/Fe_total（0.55）和高O_abs/O_lat（0.74）等特点,因此表现出优异的甲烷催化燃烧性能。T₅₀和T₉₀分别为439℃和493℃,循环8次其活性基本保持不变。在550℃稳定工作维持500 h以上其甲烷催化燃烧活性仍保持不变。（3）比较了不同焙烧温度制备的复合金属氧化物Fe₃Co₁₆O_x的催化性能和结构特点。结果表明,其甲烷催化燃烧活性随焙烧温度的增加呈现出“火山型”变化趋势。当焙烧速率、焙烧时间相同时（分别为3℃/min和4 h）,230℃焙烧的催化剂Fe₃Co₁₆O_x显示出较高的甲烷催化燃烧活性(T₁₀、T₅₀和T₉₀分别为216℃、286℃和345℃,测试条件:CH₄体积含量为1 vol%,WHSV=15000 mL/g_cat·h)。230℃、250℃和350℃制备的的Fe₃Co₁₆O_x的表观活化能（Ea）分别为49.4 kJ/mol、60.3 kJ/mol和85.4 kJ/mol。230℃焙烧的Fe₃Co₁₆O_x催化剂具有典型的介孔结构以及粒径小（高分子膜的存在抑制纳米颗粒的长大）的特点。（4）研究了CH₄体积含量以及WHSV等因素对Fe₃Co₁₆O_x甲烷催化燃烧性能的影响。当CH₄体积含量为0.2 vol%、WHSV=10000 mL/g_cat·h时,其甲烷催化燃烧活性最佳,T₉₀降低至315℃。其表现出的优异的甲烷催化燃烧性能主要归因于其小粒径（8.1nm）、高比表面积（171.8 m²/g）、高Co³⁺/Co²⁺比值（2.20）、高氧空穴（21.3%）含量以及其表面丰富的活性氧物种。该催化剂可在400℃使CH₄完全转化为CO₂,并且稳定运行160 h以上,活性仍能保持不低于80%,整个反应过程中CO₂选择性保持100%。而且前后重复4次循环实验,甲烷催化活性基本保持不变。