环境污染和能源短缺已成为全球性难题。天然气因其清洁环保,热效率高,而备受关注。但由于天然气主要成分是甲烷,甲烷结构相对稳定,特别是当浓度较低时（甲烷浓度小于等于2%时,称之为风排瓦斯气）,风排瓦斯气通过传统的燃烧的方式获取能量存在燃烧起燃温度高、效率低和污染物排放高等缺点,催化燃烧方法是目前可有效解决此类问题的方式之一,然而要实现甲烷的催化燃烧特别是风排瓦斯气的催化燃烧,研制和开发性能优良的催化剂是关键。本文采用溶胶凝胶法制备尖晶石型催化剂CoCr₂O₄,ZnCr₂O₄和复合尖晶石型催化剂CoCr₂O₄-Al₂O₃,CoCr₂O₄-SiO₂,CoCr₂O₄-ZrO₂,CoCr₂O₄-SnO₂,ZnCr₂O₄-SiO₂,ZnCr₂O₄-ZrO₂,ZnCr₂O₄-SnO₂,选出了A位为过渡金属钴和锌对应的最佳性能复合的氧化物后,探究各个活性组分与氧化物的复合比例对风排瓦斯气的催化燃烧性能的影响。以上催化剂在空气气氛下经过700℃与900℃下焙烧,并且应用于风排瓦斯气催化燃烧反应中,研究探索它们的催化性能的差异。使用多种物理化学分析用于表征催化剂的物相、复合情况和表面离子价态。得到以下结果:1.尖晶石型催化剂CoCr₂O₄、ZnCr₂O₄和复合尖晶石型催化剂CoCr₂O₄-B_xO_y（B=Al、Si、Zr、Sn）、ZnCr₂O₄-B_xO_y（B=Si、Zr、Sn）应用于风排瓦斯气的催化燃烧,系列复合尖晶石型催化剂中CoCr₂O₄-Al₂O₃和ZnCr₂O₄-SiO₂在风排瓦斯气催化性能方面表现出良好的活性。CoCr₂O₄-Al₂O₃的T₁₀为310.8℃,T₅₀为388.0℃,T₉₀为467.5℃,ZnCr₂O₄-SiO₂的T₁₀为334.7℃,T₅₀为409.0℃,T₉₀为491.5℃。2.研究纯相与氧化物的复合比例对于风排瓦斯气催化燃烧的反应性能的作用,制备出CoCr₂O₄（X）-Al₂O₃系列催化剂（其中X为纯相CoCr₂O₄的质量百分比:30%、50%、70%、90%）,ZnCr₂O₄（X）-SiO₂系列催化剂（其中X为纯相ZnCr₂O₄的质量百分比:30%、50%、70%、80%、90%）。复合尖晶石型催化剂70%CoCr₂O₄-Al₂O₃（700℃）在此系列催化剂中表现出良好的催化活性,在435.2℃下完全转化,复合尖晶石型催化剂70%CoCr₂O₄-Al₂O₃（700℃）的大比表面积（67.994 m²/g）有利于促进风排瓦斯气的催化燃烧反应。将复合尖晶石型催化剂70%CoCr₂O₄-Al₂O₃从制备时的焙烧温度700℃3h提高到900℃焙烧3h,考察其催化剂的耐高温性能。结果发现,该催化剂的T₉₀基本不变,表现出良好的高温稳定性。Al₂O₃颗粒在30%氧化物量下与纯相CoCr₂O₄复合后,复合尖晶石型催化剂的小尺寸和良好的分散性是其优异活性的原因。3.80%ZnCr₂O₄-SiO₂（700℃）在系列复合尖晶石型催化剂中具有良好的催化活性,于225.0℃发生起燃,温度为334.0℃时完全转化。将复合尖晶石型催化剂80%ZnCr₂O₄-SiO₂从700℃焙烧3h提高到900℃焙烧3h后,催化剂的T₉₀基本不变,表现出良好的高温稳定性。SiO₂颗粒在20%氧化物比例下与纯相ZnCr₂O₄复合后,复合尖晶石型催化剂的均匀球状和良好的分散性是其优异活性的原因。4.综合所制备的几种不同氧化物引入后的复合尖晶石型催化剂的研究结果发现,将合适比例的氧化物和纯相尖晶石复合后的催化剂,二者之间可以产生明显的相互作用。可以不同程度地影响催化剂的表面形态,增加比表面积,提高催化剂的催化氧化性能,显著提高了复合催化剂的风排瓦斯气的催化燃烧性能。