煤制天然气技术可以优化我国能源结构,有效缓解大气污染、天然气短缺和煤炭产能过剩的问题。甲烷化反应是煤制天然气的关键步骤,开发高效的甲烷化催化剂是亟待解决的问题之一。金属磷化物催化剂以其优良的加氢性能而受到广泛关注。本文研究了金属磷化物催化剂对甲烷化反应的影响,并结合表征探究了催化剂的合成机理及构效关系。首先采用氢气程序升温还原（H₂-TPR）方法制备了系列金属磷化物催化剂,其甲烷化活性顺序为:MoP>WP>CoP>NiP≈FeP。重点考察了不同磷源对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明,植酸法制备的催化剂具有较高的甲烷化活性。这是因为植酸作为螯合剂可以有效地分散金属前驱体,降低还原温度,使催化剂具有较高的比表面积和较小的晶粒尺寸,并更好地还原为纯磷化物晶相。其次,以植酸为磷源,研究了还原温度、磷钼比和后处理条件对非负载MoP催化剂的甲烷化性能影响。还原温度为650°C时的磷化钼催化剂具有较小的晶粒尺寸和较大的比表面积,其甲烷化活性最高。当原料中P/Mo=3时,催化剂为纯MoP活性相,其所含的Mo^δ+活性位数量升高,CO转化率提高。随P/Mo提高,催化剂比表面积增大,粒径减小。但与此同时,催化剂中的Mo^δ+活性位会被额外的碳和磷物种覆盖,导致其CO转化率降低。将催化剂MoP-5PA在750°C下进行H₂焙烧处理,所得催化剂中碳和磷物种含量降低,比表面积增大,催化活性得到提升。耐硫性能测试结果表明随着H₂S浓度的增加,反应后催化剂表面的Mo^δ+活性位数量减少,活性下降更明显。最后,采用植酸法和磷酸盐法制备了负载型MoP/Al₂O₃催化剂,并考察负载量对甲烷化性能的影响。结果表明,植酸法比磷酸盐法制备的Mo P/Al₂O₃催化剂活性更高。这是因为植酸法制备的MoP/Al₂O₃催化剂不含AlPO₄结构,可以提升Mo^δ+活性位数量。MoP/Al₂O₃催化剂的最佳负载量是28 wt.%,其具有80.1%的CO初始转化率。此外,负载型MoP/Al₂O₃催化剂也会被H₂S硫化而失活,但其耐硫性能要高于非负载型MoP催化剂。