甲烷选择性氧化和定向活化被称作催化界的“圣杯”。开发在低温条件下以分子氧（O₂）氧化CH₄直接制CH₃OH的技术是领域里的挑战性课题。本论文发现,以循环水作为接地极,采用新型同轴介质阻挡放电反应器（DBD）可在低温常压下实现CH₄/O₂等离子体直接合成甲醇,进一步研究负载型金属催化剂得出Ni基催化剂可与CH₄/O₂等离子体协同提高CH₄转化率和CH₃OH选择性。相关结果结论如下:1.通过考察CH₄/O₂等离子体的反应条件,发现短停留时间和低放电功率时甲醇选择性较高。结合0维模拟计算（ZD-Plaskin）推测出CH₄/O₂等离子体生成CH₃OH及其它副产物的反应路径。2.通过考察金属催化剂对CH₄/O₂等离子体合成CH₃OH反应的影响,发现Ni/γ-Al₂O₃催化剂有利于等离子体催化CH₄氧化制CH₃OH;进一步研究发现,质量负载量为10%的Ni/γ-Al₂O₃催化剂反应效果最佳,CH₄转化率为6.4%,甲醇选择性为50.0%。3.对Ni/γ-Al₂O₃催化剂进行XRD、XRF、TPR、XPS、HRTEM、HADDF-STEM以及氮气物理吸附等催化剂表征,发现与载体具有强相互作用的NiO晶相（β-NiO）对等离子体催化CH₄氧化制CH₃OH有着重要作用;对CH₄/O₂等离子体进行原位光学诊断可知,CH₄/O₂等离子体中含有高活性自由基团CH₃和O（¹D）,并且发现Ni/γ-Al₂O₃催化剂有利于吸附H自由基;结合上述0维模拟计算、催化剂表征及等离子体诊断结果,本文认为β-NiO是该反应的活性中心,且等离子体气相物种与活性中心的相互作用对促进CH₃OH生成具有重要的作用。