基于能源结构和改善生态环境的双重目的,甲烷干重整工艺备受关注,用于该反应的催化剂多采用廉价并具有高活性的Ni基催化剂,但是该催化剂容易失活。因此,增强Ni基催化剂活性、还原性及抗积碳性一直是研究热点。本文探究了反应体系的热力学,并以Ni/Al₂O₃-CeO₂为基础展开研究。首先掺杂助剂Gd设计合成Ni/Al₂O₃-CeO₂-x%Gd₂O₃（x=0,0.8,1,1.2,1.4,2）催化剂,并探究了Gd掺杂量、焙烧温度&反应温度、反应空速及Ni/Al₂O₃-CeO₂-1.2%Gd₂O₃的焙烧温度等对催化活性的影响。然后掺杂活性组分Ru合成Ni-x%Ru/Al₂O₃-CeO₂（x=0,0.1,0.3,0.5,1）催化剂,并考察了Ru引入方式、Ru掺杂量及反应空速/温度对催化活性的影响。最后,由X射线光电子能谱（XPS）、N₂等温吸附脱附（BET）和热重（TG）等表征分析合成的催化剂。主要结论如下:（1）由溶胶凝胶一锅法合成介孔新型Ni/Al₂O₃-CeO₂-x%Gd₂O₃（x=0,0.8,1,1.2,1.4,2）催化剂,探究了Gd负载量的影响,发现引入Gd之后Ni/Al₂O₃-CeO₂的活性得到提高,其中Ni/Al₂O₃-CeO₂-1.2%Gd₂O₃反应活性最好,CH₄与CO₂的转化率高达86%和93%,并且经过15 h的长时间活性测试,该催化剂的催化活性几乎没有下降。通过N₂吸附-脱附检测发现合成的催化剂均为介孔结构,通过XRD和H₂-TPR分析发现Gd掺杂量对催化剂晶型影响很大,添加适量的Gd可以消弱NiAl₂O₄的产生,提高Ni的还原能力而产生更多的活性位点数量,使得催化性能提升。结合XRD与TEM测试发现Gd降低了Ni的晶粒尺寸。由扫面电镜（SEM）与TG发现,Gd的引入降低了Ni/Al₂O₃-CeO₂的积碳量,且Ni/Al₂O₃-CeO₂-1.2%Gd₂O₃积碳量最少,这表明Gd对Ni/Al₂O₃-CeO₂催化活性和抗积碳性均具有促进作用。（2）探究了焙烧温度与反应温度同时改变对Ni/Al₂O₃-CeO₂-x%Gd₂O₃的影响,及单纯的焙烧温度对Ni/Al₂O₃-CeO₂-1.2%Gd₂O₃的影响,实验结果表明焙烧温度对镍晶粒尺寸和催化剂的晶格结构有重要的作用效果。结合XRD和BET结果表明随着焙烧温度的升高Ni与载体的相互作用加强进而发生晶型转变引起Ni/Al₂O₃-CeO₂-1.2%Gd₂O₃烧结或还原度低,并且得出结论800℃是催化剂的最佳焙烧与反应温度。（3）考察了Ru引入方式对Ni-0.3%Ru/Al₂O₃-CeO₂催化活性的影响,发现溶胶凝胶一锅法制备的Ni-0.3%Ru/Al₂O₃-CeO₂表现出优异的催化性能。接着探讨了Ru掺杂量的影响,发现引入Ru之后Ni/Al₂O₃-CeO₂催化剂的活性得到提高,其中Ni-0.3%Ru/Al₂O₃-CeO₂的CH₄与CO₂的转化率高达90%和96%。但是并不是Ru的掺杂量越多催化效果就越好,当Ru的掺杂量大于0.3%时Ni-x%Ru/Al₂O₃-CeO₂呈现出类似的催化效果。BET、XRD及TG结果表明引入Ru后,由于Ni与Ru之间的协同促进作用使得Ni晶粒尺寸、催化剂的比表面积和孔结构及还原性均得到有效改善,并且碳形成速率降低,最终导致Ni/Al₂O₃-CeO₂催化性能得到提升。