本论文的主要目的是研究Rh与Al₂O₃之间的相互作用对Rh/Al₂O₃催化剂上甲烷部分氧化（POM）制合成气的反应性能影响及其本质。在论文的第一部分工作中,通过改变焙烧温度（110℃烘干,600和900℃焙烧）和Rh负载量（0.1-3wt%）制备了系列Rh/Al₂O₃催化剂。采用BET和XRD等实验手段对相关样品的比表面积和相结构进行了表征,并对催化剂的POM反应性能进行详细的考察。实验结果表明:对于同温焙烧的Rh/Al₂O₃,在Rh负载量较低的催化剂上POM反应出现了振荡现象。随着Rh负载量的增加,催化剂POM反应的起燃温度下降,性能改善,振荡现象逐渐消失;对于相同负载量的Rh/Al₂O₃,随焙烧温度升高,催化剂的性能下降,POM反应起燃温度上升,并倾向于发生振荡。实验还发现,提高催化剂的预还原温度和反应温度均有助于抑制振荡的产生。为探明导致Rh/Al₂O₃催化剂上POM反应性能差异的本质,在论文的第二部分工作中我们采用化学吸附（H₂、O₂和CO）、H₂-TPR、O₂-TPD和原位Raman光谱等实验技术对相关Rh/Al₂O₃催化剂进行了表征,实验结果表明:Rh/Al₂O₃催化剂上主要存在三种Rh物种,它们分别是:与载体相互作用较弱的晶相RhO_x物种,与载体具有一定相互作用的分散RhⁱO_x物种以及与载体有强相互作用的Rh（AlO₂）_y物种。前两种氧化态Rh物种在较低温度（<300℃）即可被H₂还原,而Rh（AlO₂）_y物种则需高于500℃才能被H₂还原。原位Raman光谱实验结果表明Rh/Al₂O₃上POM反应的起燃温度与RhO_x和/或RhⁱO_x物种的还原性能密切相关。与低温焙烧或高负载量的Rh/Al₂O₃相比,高温焙烧或低负载量催化剂上的Rh物种主要以Rh（AlO₂）_y形式存在,RhO_x和/或RhⁱO_x物种的含量较少,Rh-O键较强,还原性能较差,因此催化剂上POM反应的起燃温度较高:采用质谱技术对Rh/Al₂O₃催化剂上POM反应进行了跟踪,实验结果表明,在振荡过程中反应物（CH₄,O₂）的转化率,CO和H₂的选择性与催化剂床层前部温度呈同相变化,而与CO₂和H₂O的选择性以及床层后部温度呈反相变化。通过对不同条件预处理的Rh/Al₂O₃的H₂-TPR表征发现,反应条件下Rh（AlO₂）_y物种在氧化态与还原态（Rh⁰）间的来回转变是导致催化剂上POM反应发生振荡的主要原因。