在目前新开发的中小天然气田、油田伴生气田、海上平台的天然气资源往往通过燃烧或直接放空的方式处理，将这一部分天然气转化成合成气用于制取清洁液体燃料，将有助于减少温室气体排放，满足日益严格的环保要求，但传统造气技术能耗高、投资大、造气成本高，改进和开发新的天然气制合成气技术具有非常重要的意义。　　 本文提出了利用储氧材料的氧物种、基于连续顺序redox反应的循环流化床甲烷选择氧化制合成气的概念工艺，实现了氧的原位分离，消除了制氧设备，有可能降低合成气制备过程的投资成本，采用Sol-gel法合成了不同A位离子、不同B位离子、A位碱土离子取代的La1-xMxFeO3及B位Co取代La0.8Sr0.2Fe1-xCoxO3复合氧化物储氧材料，采用XRD、TG、SEM、FT-IR和XPS技术进行了材料表征，运用H2-TPR、CH4-TPSR、连续流动反应和连续顺序redox循环反应对储氧材料的储氧量、氧物种迁移和反应进行了考察，利用瞬变应答方法研究了模型氧化物LaFeO3氧物种直接氧化甲烷的机理。主要研究结果如下：　　 1.不同A位稀土离子的铁基钙钛矿复合氧化物由于离子半径不同，导致氧物种的迁移速率和反应性能不同。随着A位稀土离子原子序数的增加，Fe-O键键长逐步减小，氧物种迁移速率降低，储氧量下降，其所携带的氧物种可选择性氧化甲烷生成合成气。　　 2.不同B位离子的LaBO3钙钛矿氧化物氧化甲烷的能力不同，其供氧性能与其B位离子对应的氧化物的稳定性、ABE结合能大小和B3+离子电子构型稳定性密切相关，B位离子对应氧化物越稳定、ABE结合能越高、电子构型越稳。定，供氧能力越弱。复合氧化物供氧由难到易的顺序为：LaVO4>LaCrO3>LaFeO3，LaMnO3，LaCoO3>LaNiO3，LaFeO3氧化物具有适宜的氧物种迁移性能和较好的甲烷选择氧化的性能。　　 3.不同A位二价碱土离子取代的La1-xMxFeO3(M=Mg、Ca、Sr、Ba)氧化物会产生re4+离子，晶格畸变程度增加，且随着Mg2+、Sr2+取代量增加，Fe4+量逐渐增加，而Ca离子取代量过高Fe4+量反而减少，可能与形成LaCa2Fe3O8和CRFe2O4有关。高Ba2+取代量并没有使Fe4+量增加，可能与Ba2+半径较大难于进入钙钛矿晶格有关。A位少量Mg、Ca、Sr取代后的氧化物关口尺寸和自由体积增大，提高了储氧材料氧物种的迁移速率和甲烷选择氧化的反应性能，高Mg、Ca、Sr离子取代量和Ba离子取代后都不利于甲烷选择氧化。La0.8Sr0.2FexCo1-xO3钙钛矿氧化物体相氧物种的迁移速率和储氧量随Co取代量增加而增加，但其选择氧化甲烷的性能减弱，深度氧化能力加强，CO选择性降低。　　 4.随着A位、B位的取代(La0.8Sr0.2FeO3和La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3)，连续顺序redox反应中氧化甲烷的能力和补氧性能增加，但B位Co取代后，钙钛矿结构稳定性降低，持续供氧性能下降，而La0.8Sr0.2FeO3钙钛矿氧化物则保持了较高的结构稳定性、CH4选择氧化性能和持续稳定的供氧能力。　　 5.处于“完全氧化状态”的LaFeO3氧化物和“还原状态”的LaFeO3氧化物的氧物种氧化甲烷的机理明显不同。在Redox反应中，甲烷在处于“还原状态”的LaFeO3氧化物上以配位不饱和的Fe为活性位，遵循“解离-氧化”机理，而在“完全氧化状态”的LaFeO3氧化物上，在反应初始阶段有完全氧化反应、重整反应、逆水煤气变换反应，随着反应的进行，选择氧化反应逐渐占据主导地位。LaFeO3氧化物上甲烷氧化反应速率的控制步骤随着反应的进行在发生变化，在反应初始，甲烷的解离速率是反应速率的控制步骤，而随着氧物种的消耗，碳物种与氧物种的反应逐渐成为速率控制步骤。