当今,温室效应现象因温室气体（如CH₄和CO₂）的过量排放而变得日益严峻,清洁无污染能源的开发和充分利用已成为我国解决能源问题紧张的策略之一,氢能作为清洁燃料具有潜在的应用价值。甲烷干重整反应可以有效减少温室气体（CH₄和CO₂）的排放,高效制备可循环利用且零污染的氢能及合成气（H₂和CO）,Ni基催化剂被认为是最有可能应用于工业生产的甲烷干重整的高效催化剂,该催化剂具有高的反应活性且成本较低,但是Ni基催化剂常因Ni活性组分烧结或积碳两大问题而使催化活性降低甚至失活。本论文通过掺杂金属氧化物ZrO₂和金属In改性Ni@SiO₂催化剂,合成得到ZrO₂-Ni@SiO₂和In_xNi@SiO₂两类催化剂分别用于甲烷干重整反应:（一）多核核壳结构ZrO₂-Ni@SiO₂催化剂制备及用于甲烷干气重整反应研究。采用反相微乳液法合成了具有多核核壳结构的ZrO₂-Ni@SiO₂及Ni@SiO₂催化剂,同时采用等体积浸渍法制备了ZrO₂-Ni/SiO₂负载型催化剂,并用于甲烷干气重整反应,结果表明ZrO₂-Ni@SiO₂催化剂在该反应中有表现出最好的催化反应性能,在240h持续反应过程中保持较高的CH₄和CO₂转化率,没有失活迹象,而两种对比催化剂活性下降速率较快。随后利用多种表征手段对ZrO₂-Ni@SiO₂催化剂进行了表征,TEM结果表明反应前后的催化剂仍保持良好的核壳结构,SiO₂包裹着多核的Ni或Ni-ZrO₂活性组分,且催化剂反应240小时后Ni颗粒基本没有长大,仅为3.4nm。XPS结果表明大部分的Ni或Ni-ZrO₂活性组分分布在SiO₂核壳的中间位置。CO₂-TPD结果证明了ZrO₂的加入可以为催化剂提供更多的碱性位点。H₂-TPD结果表明ZrO₂的改性使催化剂中的Ni活性组分具有更好的分散度。TGA-DSC和Raman结果均表明加入ZrO₂改性后的催化剂有效提高了抗积碳能力,这也是催化剂活性和稳定性提高的主要原因。（二）二氧化硅限域In-Ni合金催化剂制备及用于甲烷干重整性能研究。采用反相微乳液法合成一系列掺杂不同In含量的In-Ni@SiO₂催化剂用于甲烷干重整反应并结合多种表征方法对催化剂的物理化学性质进行了表征。TEM和XRD结果表明催化剂中有Ni₂In合金的形成,XPS结果表明In的掺杂增加了Ni上的电子云密度,甲烷深度裂解副反应因活性相金属Ni上电子云密度的增多可以得到不同程度的控制,减少反应过程中积碳的生成数量。活性测试结果表明,催化剂中少量In的掺杂几乎不影响反应活性但能有效提高催化剂的抗积碳性能,进而使得催化剂具有良好的稳定性。但In的过量掺杂,导致甲烷活化性能显著降低,进而使其反应活性明显降低。掺杂In含量最多的In_7.0Ni@SiO₂催化剂,基本没有活性。TGA-DSC和Raman结果表明In_0.5Ni@SiO₂催化剂能有效抑制积碳的生成。即使在800^oC反应430h仍保持了良好的催化性能,积碳仅有4.3%。