人类社会的繁荣发展离不开化石能源,但其过度消耗造成了能源短缺和全球变暖等严重威胁人类生存和发展的不利问题。甲烷干重整反应（DRM）因同时转化温室气体CH₄和CO₂,生成重要化工中间体合成气（H₂/CO摩尔比为1）,被视为可实现温室气体减排和能源持续生产的重要化学反应,成为各国科学家研究热点。Ni催化剂因低成本和高活性等优势成为最合适的DRM催化剂。但是,镍颗粒烧结和催化剂积碳却使得DRM稳定性深受影响。因此,设计高活性和高稳定性的镍基催化剂,解决Ni颗粒烧结和积碳问题是实现DRM反应产业化应用的首要前提。在本论文中,为制备出具有高活性且稳定的,具有优越抗烧结低积碳能力的镍基催化剂,我们以Ni@SiO₂催化剂为代表,从尺寸效应、金属载体相互作用以及助剂改性三个方面对催化剂进行结构与性质调控,实现稳定催化DRM反应的目标。具体内容如下:1.采用微乳液法合成了具有超细Ni纳米粒子（低于5 nm）特点的核壳结构Ni@SiO₂并用DRM反应。结果表明,Ni@SiO₂在1023 K DRM反应中表现低烧结和低积碳的特点,具有最高Ni含量、最小Ni粒径和最高比表面积的Ni@SiO₂-1 h展现出最优的活性和稳定性,在1073 K的DRM反应中CH₄和CO₂转化率分别达到91%和94%,在温度为1023 K的DRM反应中维持50 h的稳定。主要原因在于Ni颗粒的尺寸效应使Ni@SiO₂具有优异的DRM反应性能,二氧化硅壳对Ni颗粒移动范围的限域明显抑制其烧结,使其在DRM反应中保持良好的稳定性。2.通过简单的煅烧处理合成具有不同镍纳米粒径和不同金属-载体相互作用的核壳结构Ni@SiO₂,并用以高温DRM反应。Ni@SiO₂催化性能取决于Ni尺寸和Ni-SiO₂相互作用强度。与Ni@SiO₂-T（T=823、923、1123和1223）催化剂相比,具有尺寸效应和金属-载体互相作用最佳耦合的Ni@SiO₂-1023在50 h的DRM反应过程中保持最高的CH₄和CO₂转化率(42.5 mmol_i g^-1_Nisurfs^-1和42.9mmol_i g^-1_Nisurfs^-1),且没有失活现象。3.通过在Ni@SiO₂的表面沉积适量的CeO₂纳米晶,制备出新型的Ni@SiO₂@CeO₂催化剂,并将其用于低温DRM反应。H₂-TPR和XPS结果表明,CeO₂在SiO₂上的沉积增强金属与载体间的相互作用,同时表面生成大量的活性氧空位,这为Ni@SiO₂@CeO₂在DRM中催化活性的提高和积碳的抑制提供了保障。性能评价表明,Ni@SiO₂@CeO₂比Ni@SiO₂在873 K和673 K的DRM中展现出更高效的催化性能,积碳量由8.0%降到4.0%。初步建立了催化剂结构与DRM性能的联系,提出了用于DRM反应CeO₂活化CO₂和Ni颗粒活化CH₄的双功能机制。