甲烷二氧化碳重整制取合成气,也就是甲烷干重整（DRM）过程,一方面利用甲烷和二氧化碳温室气体;另一方面,产生氢碳比（H2/CO）接近于1的合成气,为Fischer-Tropsch合成、乙酸等合成提供原料;同时,甲烷干重整制合成气过程,为强吸热反应,也是较好的化学储能过程。甲烷干重整制合成气反应存在逆水汽变换（CO₂+H2=CO+H2O）、甲烷解离（CH4=C+2H2）和Boudouard反应（2CO=C+CO₂）等副反应,前者导致氢碳比（H2/CO）小于1,而后二者将导致催化剂积碳失活。本文针对甲烷干重整制合成气反应强吸热和严重积碳失活问题,设计了Ni-Mo₂C双金属催化剂和Ni-Mo/ZrO₂-MgO复合氧化物催化剂,用于甲烷干重整反应,探讨碳化-氧化循环、积碳-消碳机制。本文通过一步合成尿素燃烧法制备Ni-Mo₂C/Al₂O₃催化剂,加入尿素、淀粉、柠檬酸形成前驱物,经550°C焙烧形成含Ni Mo O4物相的Ni-Mo/Al₂O₃氧化物前驱体,并在甲烷干重整的反应原料气CH4/CO₂中800°C原位合成Ni-Mo₂C/Al₂O₃催化剂并用于甲烷干重整反应。研究了不同空速和Mo含量对甲烷干重整过程的催化活性及积碳的影响。研究结果表明:Ni-Mo₂C/Al₂O₃催化剂形成,通过原位合成的Ni0-Mo₂C有较强的相互作用;在DRM过程中,甲烷通过Ni0转化为中间碳物种C*,然后通过附近Mo₂C物种进一步转化为CO,建立催化循环。同时,BET、XRD、XPS和SEM表征表明:Ni-Mo₂C/Al₂O₃催化剂比表面积增大,并抗氧化和烧结。活性测试结果表明:在800°C、12000 ml/（gcat·h）、15-h的DRM测试中,Ni-Mo₂C/Al₂O₃催化剂的CO₂转化率和H2/CO摩尔比分别达到94.0%和0.99,CH4的转化率稳定在89.4%。本文采用溶胶-凝胶法制备Ni-Mo/ZrO₂-MgO催化剂,用于DRM活性研究,并采用XRD、H2-TPR、CO₂-TPD、BET、SEM-EDX、CH4-TPD和TG/DTA等表征手段,探讨助剂Mo和载体ZrO₂的添加对Ni基催化剂活性的影响。研究结果表明:在700°C、12000 ml/（gcat·h）、10-h的DRM活性测试中,Ni0.1Mo0.01/0.10ZrO₂-MgO催化剂H2的选择性达到64.9%;二氧化碳的转化率和H2/CO摩尔比维持稳定在71.2%和0.93。甲烷的转化率保持稳定在60.0%。通过H2-TPR、CO₂-TPD、CH4-TPD等表征结果表明:添加助剂Mo的Ni0.1-Mo0.01/MgO催化剂,形成Ni-Mo较强相互作用和较强的碱性位,提高了甲烷化学吸附作用和解离;同时,该催化剂抗氧化、抗烧结和抗积碳性能增强。添加载体ZrO₂的Ni0.1Mo0.01/0.10ZrO₂-MgO催化剂,其比表面积增大,形成中强和高温碱性位,Ni-Mo与载体间相互作用较强并抗积碳。