多相催化过程在石油化工生产中扮演着重要角色。由于包含着多个相态（如液/气-固）,因此其所涉及的物理、化学过程非常复杂。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）技术作为一种特定核同位素(如~1H,19F,129Xe等)分布状态可视化呈现的手段,在多相催化相关体系的研究中有着较好的应用前景。利用先进的成像序列和方法,开展原位动态的MRI观测和研究,对理解复杂多相体系中的传质过程以及优化催化反应过程具有重要的指导意义。本文从液-固相体系的浸润过程、气-固相体系的极化增强气体扩散过程以及气体MRI图像的去噪方法三个方面开展固体催化剂和流动气体的原位磁共振成像研究,具体工作如下:（1）对比三种成像序列在研究水浸润的氧化铝颗粒上应用的优劣,选择超短回波序列进行实验。以水浸润氧化铝颗粒作为固-液体系中传质过程的模型,对不同溶剂浸润固体催化剂的过程进行了原位MRI研究。实验发现溶剂的极性大小、固-液界面的相互作用均会对浸润过程中扩散速率产生影响。（2）将仲氢诱导极化技术（Parahydrogen Induced Hyperpolarization,PHIP）与MRI技术相结合,对极化气体的流动过程进行了MRI实验观测。实验发现PHIP技术在增强气体MRI信号方面具有重要作用。利用PHIP-MRI原位实验研究了气体流动等因素对极化气体信号强度与分布的影响。（3）根据MRI图像特点,利用Hankel矩阵对多扫描MRI图像的数据空间中的时域信号进行奇异值分解去噪,引入能量密度的概念来选择参与信号恢复的特征值与特征向量。分析了能量阈值的改变对PHIP-MRI图像进行去噪效果的影响,并为去噪处理中信号恢复阈值的选取提出了建议。