甲烷催化燃烧可以提高能源利用率，降低环境污染物排放。本论文研究了烧绿石复合氧化物、水滑石衍生复合氧化物、六铝酸盐催化剂的甲烷燃烧性能，并通过XRD，TG-DSC，TPR/TPD，IR，XPS，SEM/TEM等表征技术手段，考察影响材料催化性能的主要因素，并对代表性的新型燃烧催化剂体系进行动力学和反应机理探讨。另外，在应用研究方面，以工业天然气催化燃烧锅炉为应用背景，系统地考察天然气高效节能环保燃烧整体式催化材料的设计与制备、天然气催化燃烧器的设计与实际应用。　　 主要研究结果如下：　　 1.La2CoxSn2-xO7-δ系列烧绿石复合氧化物。采用共沉淀方法合成的系列不同含量Co取代La2CoxSn2-xO7-δ烧绿石复合氧化物，当Co含量较小时(x<0.7)，Co在烧绿石结构中高度均匀分散；Co取代显著降低了烧绿石相的形成温度，同时还降低了复合氧化物中Sn-O键的强度，从而促进了氧空缺的形成。x=0.5时，催化剂拥有最好的氧化活性，其活性和催化剂的还原性能、比表面积紧密相关。　　 2.La2TM0.3Zr1.7O7-δ系列烧绿石复合氧化物。采用共沉淀方法合成的系列不同过渡金属取代La2TM0.3Zr1.7O7-δ奄(TM=Fe、Mn、Co)烧绿石复合氧化物，Co在烧绿石结构中高度均匀分散，而Mn和Fe取代后催化剂中分别出现了LaFeO3和LaCoO3晶相。同时，Co和Fe取代降低了烧绿石相的形成温度和Zr-O键的强度，而Mn则与之相反。Fe取代催化剂拥有最好的氧化活性，催化剂的还原性能和比表面积是影响活性的主要因素。　　 3.CulCo2X0.2Al0.8(X=Fe、Mn、La、Ce)系列水滑石衍生复合氧化物。通过共沉淀的方法制备了系列Fe、Mn、La、Ce取代Cu1Co2/A1类水滑石前体材料，经焙烧后得到相应衍生复合氧化物。Mn取代催化剂具有最佳的甲烷催化燃烧性能，其起燃温度和全转化温度分别为374和496℃。催化剂的活性的差异主要归因于催化剂的还原性能及其表面氧物种。　　 4.反相微乳液法制备La2Co0.3Zr1.7O7和Ba0.21La0.8FeMnAl10O19催化剂。比较了反相微乳液和共沉淀方法对La2Co0.3Zr1.7O7和Ba0.2La0.8FeMnAl10O19催化剂性能的影响，反相微乳液方法通过控制粒子的成核、生长过程，可以最终控制催化剂颗粒的形貌与大小，有利于制备大比表面、高活性的催化剂。　　 5.天然气燃烧整体式催化剂的制备及其在工业锅炉上的应用。通过浸渍和挤压成型的方法制备了具有一定形状、大小和强度的整体式催化剂，并将其应用于天然气催化燃烧工业锅炉，该整体式催化剂可以实现天然气低温起燃，高温安全运行，尾气中一氧化碳浓度低于50ppm，氮氧化物(NOx)浓度低于5ppm，燃烧效率相比气相燃烧提高10～15％，经200h水热稳定性考察，催化剂未见失活。