甲烷部分氧化制合成气（POM）因具有投资少、能耗低、氢碳比适合于合成甲醇及费托合成等优点,而受到人们的广泛关注。该工艺能否实现工业化的关键是开发活性高、稳定性好的催化剂。本文在前期研究工作的基础上,在固定床微型反应器中,对本体型Ni-CeO₂催化剂和Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂进行了稳定性的研究,并对催化剂进行了一系列表征,探究影响催化剂稳定性的各种因素,为进一步改善催化剂的稳定性提供参考。本文首先对Ni-CeO₂催化剂和Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂进行了稳定性实验。Ni-CeO₂催化剂在实验进行的82小时内,CH4的转化率99.6%,CO的选择性96%,H2的选择性93%,反应性能稳定,但在82小时出现催化剂发生烧结; Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂在87小时稳定性实验中,CH4的转化率99.4%,CO的选择性97%,H2的选择性93%。实验结果表明,通过添加ZrO₂助剂制备的Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂具有较好的稳定性。本文采用XRD、XPS、SEM、TGA-MS等催化剂研究方法,对Ni-CeO₂催化剂和Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂进行了表征。结果表明,Ni-CeO₂催化剂中晶格氧的累积导致催化剂床层热点加剧,是催化剂烧结的原因之一。助剂ZrO₂的加入明显减缓了晶格氧的积累,使Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂与Ni-CeO₂催化剂相比,具有更好的稳定性。此外,Ni-CeO₂催化剂生成了金属碳化物,而Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂没有,金属碳化物为高温下生成且在反应气氛下稳定存在的碳物种,因此Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂具有更好的抗积碳性能。采用SEM、TGA-MS等研究方法,对甲烷部分氧化过程中的积碳进行了表征。结果表明,在甲烷部分氧化反应过程中,Ni-CeO₂催化剂表面有一些须状碳生成,虽然它不会影响催化剂的活性,但是当它大量存在时会导致催化剂粉化,并堵塞反应器,应抑制须状碳的产生。而Ni-Ce_0.95Zr_0.05O₂催化剂反应87h后的样品表面没有须状碳。Ni-CeO₂催化剂用于甲烷部分氧化反应,催化剂表面在初始阶段的积碳量较少,为4%左右,随着反应的进行,积碳量不断增大,4h后催化剂达到稳定,积碳量基本保持10%左右。