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甲烷自热重整反应耦合了甲烷的部分氧化和二氧化碳重整反应，通过调配原料气的组成获得氢气和一氧化碳比例各异的合成气，以满足下游化工生产对合成气的不同要求。该反应可以实现有效的自供热，达到能量的高效利用。本文以二氧化硅负载镍催化剂（Ni/SiO2）为基础，以甲烷临氧二氧化碳重整反应为目标反应，首次采用共浸渍法合成了铈掺杂的镍基催化剂（NiCe-x/SiO2, x为Ce/Si的摩尔比，x=0.17,0.50,0.67,0.84），详细分析了新型NiCe/SiO2催化剂的结构与高催化活性、高稳定性的构效关系。研究结果表明，微量助剂CeO2可以有效调控Ni/SiO2催化剂的结构，并显著提高Ni/SiO2催化剂的催化活性和稳定性。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）、氮气脱附吸附、程序升温还原（H2-TPR）、X-射线衍射（XRD）、紫外可见漫反射（UV-vis-DRS）、透射电子显微镜（TEM）和高角度环形暗场扫描透射（HAADF-STEM）等多种手段，对新型NiCe/SiO2催化剂的物理化学性质进行表征。表征结果表明，助剂CeO2可以有效降低Ni/SiO2催化剂中单质Ni的粒径，提高镍金属的分散度；同时，助剂CeO2在高温催化甲烷重整中保持金属镍Ni0形态及抑制金属Ni的聚集上起到重要作用。另一方面，本文还通过改变镍前驱体（氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、柠檬酸镍及乙酰丙酮镍）和焙烧温度（500～1000oC），有效调控了Ni/SiO2催化剂中单质镍的粒径，详细分析了单质Ni粒径对催化剂的催化活性和稳定性的影响。细致考察了催化剂的比表面积、活性粒子与载体之间的相互作用及金属镍粒子粒径等因素对催化性能的影响规律。研究表明，金属镍粒子粒径对负载型镍基催化剂的催化性能起决定性作用。金属镍的粒径小于30nm的Ni/SiO2催化剂具有高催化活性和稳定性；而金属镍的粒径大于50nm的Ni/SiO2催化剂，催化活性及稳定性急剧下降。