能源与环境是当今社会关注的焦点。甲烷二氧化碳重整反应不仅能够有效地利用温室气体,并且能够将其转化为H₂/CO接近1:1的合成气,并应用于费托反应中。贵金属催化剂具有优异的催化性能及抗积碳性,但具有价格高昂、活性金属易烧结导致催化剂催化活性降低的缺点。从提高贵金属催化剂的利用率及抗烧结性思路出发,制备具有热稳定性的单原子分散催化剂对甲烷二氧化碳重整反应具有积极作用。单原子分散催化剂表面的活性金属具有高分散度及高活性,因此单原子分散催化剂所面临的主要问题就是对催化剂表面呈原子级别高度分散的活性金属的锚定,使催化剂能够在甲烷二氧化碳重整反应的严苛条件下依然保持良好的单原子分散状态。本文首先合成了棒状、颗粒状及立方体状三种形貌的CeO₂载体,通过高温焙烧的方法制备不同形貌的单原子分散Pt-CeO₂催化剂并与常规分散的Pt-CeO₂催化剂进行对比。其结果显示,单原子分散的Pt-CeO₂催化剂能够提高活性金属Pt的原子利用率,增加催化剂的活性位点数量,三种形貌的单原子分散催化剂均表现出了比常规分散催化剂更佳的催化活性。在棒状、颗粒状及立方体状三种形貌的单原子催化剂之间,其催化活性表现出了1%Pt/CeO₂-NRs-800^°C>1%Pt/CeO₂-NPs-800^°C>1%Pt/CeO₂-NCs-800^°C的趋势。棒状的单原子分散催化剂因为其表面暴露的（111）晶面,表现出了比其他两种形貌单原子分散催化剂更佳的催化活性。但单原子分散的Pt-CeO₂催化剂仍具备一定的局限性。在还原性气体处理后,单原子分散催化剂表面的Pt离子被还原成Pt⁰而发生迁移并长大,从而使得催化剂表面的活性金属Pt失去了单原子分散的优势,并表现出了和常规分散Pt-CeO₂催化剂相近的催化活性。本文接下来通过一步法合成了单原子分散的0.2%Pt-mAl₂O₃-Direct催化剂,并与浸渍法合成的常规分散的0.2%Pt-mAl₂O₃-Impregnation催化剂进行了对比。其结果显示,单原子分散的0.2%Pt-mAl₂O₃-Direct催化剂表现出比常规分散的0.2%Pt-mAl₂O₃-Impregnation催化剂更佳的催化活性及稳定性。同时,单原子分散催化剂0.2%Pt-mAl₂O₃-Direct催化剂表面的Pt离子被Al₂O₃的特殊的配位键锚定,即使在还原性气体处理后,配位键依然能够固定住Pt⁰原子,避免其迁移长大为纳米颗粒,因此催化剂0.2%Pt-mAl₂O₃-Direct与催化剂0.2%Pt-mAl₂O₃-Direct-H₂表现出了一致的催化活性及催化稳定性。