现代工业的发展和二氧化碳的大量释放带来了严重的能源与环境问题,近年来全球页岩气的大规模商业勘探开采使得甲烷的工业转化成为研究的热点。甲烷干法重整反应能够将CO₂和CH₄这两种典型的温室气体转换为合成气,进而通过费托反应或羰基合成生产液态燃料。这一反应既能够实现甲烷的工业转化,合成有用的化工产品,也能有效减小碳排放量,在能源与环境领域都有重要的意义。镍基催化剂因为其优越的催化活性、丰富的金属储量和低廉的价格而受到了广泛关注,然而镍基等非贵金属催化剂在常温下长时间反应容易因为碳沉积和金属活性组分烧结等因素失活。因此研究人员从各个角度出发进行催化剂的设计和制备,以期开发出具有优良抗积碳性能和高温稳定性的Ni基催化剂,从而推动甲烷干法重整反应的工业化运行。在本论文的研究工作中,我们主要通过一步水热法制备了多级空心球结构镍基甲烷干法重整催化剂Ni/MgO-SiO₂,该催化剂具备高比表面积（477.4 m²/g）和分散的小尺寸Ni金属颗粒（6.6 nm）。通过与水热对照样Ni/SiO₂对比,我们发现研究了MgO助剂的添加能够提高载体碱性,促进在催化剂表面的吸附和活化,从而同时提高Ni/MgO-SiO₂催化剂的活性和抗积碳性能;Mg²⁺的添加还有助于促进SiO₂的溶解和空心球结构的形成,形成的硅酸镁结构在高温下有助于稳固SiO₂载体,提高催化剂高温结构稳定性。通过与浸渍对照样IM-Ni/MgO-SiO₂和IM-Ni/SiO₂对比,我们发现水热合成路线能够得到高比表面积和强金属-载体相互作用力,从而提高了催化剂的催化活性和抗积碳性能。此外,我们还通过以镁热还原反应为基础的化学气相沉积（CVD）制备了Ni@MgO/SiO₂甲烷干法重整镍基催化剂,使用镁合金作为还原剂和助剂前驱体,在高温气相环境下通过镁蒸气将镍还原为单质金属,同时在催化剂表面沉积MgO助剂。这一样品表现出了特殊的催化性能,同时这一特殊的气相合成方法也具备进一步推广到其它催化体系当中的应用前景。总的来说,我们成功使用水热合成将载体、镍催化组分、助剂等一步同时引入所合成的结构均一、分散良好的新型空心多级结构的纳米复合结构催化剂Ni/MgO-SiO₂当中,展示出了超过同组分以及同结构的其他报道的催化剂的优秀催化性能。同时采用了水热与气相沉积结合的方法制备了Ni@MgO/SiO₂,创新性地通过气相镁热还原一步完成了镍组分的还原和助剂的沉积,该方法具有广阔的研究探索前景。