天然气制备合成气是整个天然气化工的重点，其能耗的高低直接关系到合成气下游产品的成本。天然气化工与石油化工竞争中，其产品成本通常较高，主要是由于传统工艺(蒸汽重整)中造气过程能耗过高引起，所以开发高效节能的造气技术就成为发展天然气化工的关键。在传统甲烷蒸汽重整造气工艺中，如何实现低水碳比操作和发展低水碳比(H2O/CH4)催化剂，达到节能降耗目的，已成为国内外研究的重点。　　 Ni基催化剂在甲烷蒸汽重整反应中具有较高的活性和选择性，但是在高温、高压的反应条件下，催化剂表面的Ni晶粒易烧结和流失，与常用载体中的α-Al2O3相互作用生成难以还原的NiAl2O4尖晶石，特别是在低水碳比下的抗积炭能力不足等问题成为催化剂活性和稳定性下降的主要原因。　　 本论文针对上述问题，通过制备大孔载体，再以单层分散修饰对载体表面性质进行改善，来提高催化剂的性能，并对催化剂抗高温氧化和抗积炭进行了深入研究，获得了以下一些新的结果。　　 ☆向α-Al2O3添加碱土金属氧化物等并在高温下煅烧成大孔、高强度的弱碱性载体。结果表明，原料的种类、组成、粒度，焙烧温度等均对载体的结构和性能产生影响。其中氧化镁对载体的强度的提高有较为明显的作用，同时烧结过程中，生成的镁铝尖晶石(MgAl2O4)固溶体会减少表面游离α-Al2O3的存在。CaCO3的加入有利于提高载体碱性和形成合适的孔结构。制备出孔径大于500nm占90％以上、孔容大于0.32ml儋、强度为250N/cm以上的载体。　　 利用大孔载体制备的催化剂运用于甲烷蒸汽重整反应中，在水碳比为1.8和2.0下反应12小时后，TPO测定积炭的结果表明大孔结构的催化剂有良好的抗积炭能力。载体的碱性增强和催化剂的助剂的加入均能增加对H2O并和CO2的吸附，也能对Ni的电子云密度产生影响，促进催化剂抗积炭能力的提高。　　 ☆利用单层分散方法负载稀土氧化物来修饰大孔载体，通过XRD、压汞和H2O-吸附分析，表明表面单层分散修饰能保持原有载体骨架结构下，而改变载体表面的物化性质。载体ZrO2修饰时，掺杂少量的Y或者Ce，对提高ZrO2分散度和稳定性有一定的作用。　　 ZrO2或稀土氧化物单层分散修饰的载体运用于甲烷蒸汽重整反应中。通过活性考察和H2-TPR、H2O-吸附、XRD等表征分析，载体经过ZrO2等修饰能提高Ni晶粒的分散度，催化剂表面的化学性质发生变化，催化剂表面的O原子的相对浓度明显增加。这有利于提高催化剂活性，同时增加催化剂的抗积炭能力和稳定性。　　 ☆通过900℃和1200℃对催化剂进行焙烧2h，运用活性实验、H2-FPR和XRD等方法，考察表面修饰的载体和催化剂助剂对抗高温氧化的影响。结果表明，载体表面修饰的ZrO2能与Al2O3在高温下形成ZrAlO或者Zr(Al2O4)2，同载体中的CaAl2O4和MgAl2O4一起能阻止NiO与Al2O3在高温下生成尖晶石NiAl2O4，这都有利于提高催化剂抗高温氧化的能力。　　 通过运用程序升温表面裂解积炭(TPSC)和程序升温表面反应(TPSR)，对催化剂抗积炭能力的研究。结果表明：载体和稀土助剂对催化剂抗积炭性能有很大的影响，碱性的增加和晶格O的存在降低了积炭速率而能增加表面积炭与水发生反应消炭速率，从而提高催化剂抗积炭能力。　　 催化剂NiO-La/Y2O3-ZrO2/A在温度500～800℃，水碳比为3.0～1.5下，都表现出良好的活性和稳定性。在100h的寿命实验下，甲烷的转化率都在95％左右，而且反应过程稳定性好，表征结果未见积炭的出现。可以作为工业的低水碳比催化剂使用。　　 ☆合金的存在能在一定程度影响催化剂的稳定性。以H2-TPR和SEM等表征说明一定比例的合金能可以促进Ni-M的分散性，抑制Ni晶粒的迁移和烧结。合金的存在能影响NiO或者M Ox(Co、Fe)与载体间的相互作用力。