太阳能与天然气互补的热化学燃料转化及发电系统与不同热力循环相结合,可以实现太阳能的高效利用,减少化石能源消耗量和CO2排放量。但是,目前天然气基化学链燃烧还原反应需要较高的驱动温度,中低聚光比的槽式聚光集热系统不能满足还原反应温度的需求;采用高聚光比的太阳能聚光集热形式,如塔式太阳能聚光集热系统驱动化学链还原反应的发生,存在太阳热能与反应所需热品位差过大,使得太阳热能的品位提升潜力较小,且塔式聚光集热系统存在结构复杂、材料要求高及成本较高等不足,一定程度上限制了太阳能与天然气互补的热化学燃料转化及发电系统的应用。基于钙钛矿型氧化物独特的结构特点和优异的性能,本文提出用钙钛矿型氧化物替代常规氧化物作为化学链燃烧的氧载体,重点在钙钛矿型氧化物的A、B位元素选择上开展了研究,通过改变A、B位的元素,掺杂和改变材料的制备方法等途径,进行一系列实验验证工作,以寻找适用于中低温太阳能的最佳氧载体材料。本文研究了天然气基的化学链燃烧,采用溶胶-凝胶法制备了 A位分别是La、Sr、Ba的钙钛矿型氧化物,通过对材料的物化表征和反应性能的研究,初步判断La是一种较为合适的A位元素。采用燃烧法和溶胶-凝胶法制备了相应的材料,通过对比两种制备方法所得材料的微观形貌、制备周期、反应活性等参数,初步确定燃烧法是一种较为理想的材料制备方法。采用燃烧法制备了 La系的Ni基钙钛矿型氧化物,用XRD、SEM、BET等分析手段对材料进行物化表征,并在热重中研究了材料的反应性能,初步确定钙钛矿型氧化物LaNiO3是一种有潜力的适用于中低温太阳能的氧载体。为了进一步降低还原反应温度、提高低温下的释氧量等,通过对氧化物LaNi03的B位进行掺杂以改善材料的性能。结果表明,氧化物LaCu0.1Ni0.9O3可以在350℃的温度下与CH4发生还原反应,反应速率较快,lmol氧载体在还原反应过程中可以释放0.42mol氧气,具有较强的低温释氧能力,且具有良好的循环再生性和稳定性,在30次循环氧化还原反应中始终保持较高的反应性,30次循环反应之后氧载体表面烧结现象不明显,仍保持良好的孔隙结构,表明LaCu0.1Ni0.9O3是一种可用于中温太阳能驱动的天然气基化学链燃烧的氧载体。本论文基于钙钛矿型氧化物优异的特性,探索中温太阳能驱动的天然气基钙钛矿化学链燃烧新方法,寻找出了一种可以和低聚光比的槽式聚光系统的集热温度相匹配的天然气基化学链燃烧系统的新材料。