大气中CO2浓度的上升加剧了温室效应,并导致异常的气候变化。利用CO2加氢制CH4被认为是CO2利用的有效途径之一。现有的天然气基础设施可以对生成的CH4进行最大化利用,从而实现从化石能源到合成能源的平稳过渡。性能优越的催化剂是实现CO2加氢制甲烷的关键因素,近年来受到了人们的广泛关注。本文对催化剂的研究现状进行了调研分析,围绕CO2甲烷化的Ni基催化剂开展了研究。讨论了不同载体对负载型Ni基催化剂性能的影响,研究了助剂Eu2O3对Ni基催化剂性能的影响,制得了高效稳定的CO2甲烷化催化剂。此外,对CO2加氢制甲烷的反应机理也进行了探讨。主要研究结果如下:1.计算了不同温度反应下的CO2的理论转化率,结果表明,随着反应温度升高,CO2的理论转化率逐渐减小。200℃时CO2的理论转化率为98.9%,但反应温度为500℃时,CO2的理论转化率仅为67.9%。2.采用等体积浸渍法制备了不同氧化物载体（ZrO2、TiO2、CeO2、Al2O3）负载的Ni基催化剂（20 wt%）,并对其催化活性进行了比较,活性顺序如下:Ni/CeO2＞Ni/Al2O3＞Ni/ZrO2＞Ni/TiO2。研究结果表明,大的比表面积、高分散的金属Ni颗粒以及更多的弱碱性及中等碱性位点有助于提高催化剂的活性。3.制备了Eu2O3掺杂的Ni/Al2O3催化剂,该催化剂具有高效稳定的CO2甲烷化性能。275℃,GHSV=24000 ml·g-1·h-1时,采用Eu2O3掺杂量为5%的5Eu-Ni/Al2O3催化剂,CO2转化率为80.8%,甲烷选择性接近100%。研究发现,Eu2O3作为一种结构助剂,提高了催化剂中NiO组分的分散,并促进了NiO的还原,此外,还提供了更为丰富的碱性位点。对Eu2O3掺杂Ni/Al2O3催化剂而言,CO2甲烷化反应活性主要与Ni的活性位点数目相关,是一个结构不敏感反应。4.研究了Eu2O3掺杂Ni/Al2O3催化剂上CO2加氢制甲烷化的反应机理。实验结果表明,在x Eu-20Ni/Al2O3催化剂上,CO2甲烷化反应遵循甲酸盐途径。H2在Ni位点上解离活化生成游离的H*,CO2则在Al2O3上吸附活化形成碳酸盐和碳酸氢盐中间体,碳酸盐和碳酸氢盐中间体与游离H*反应生成甲酸盐,再进一步加氢生成甲烷,其中甲酸盐的加氢是反应的控速步骤。Eu2O3的掺杂得到了分散性更好、粒径更小的Ni颗粒,为H2的吸附解离提供了更多的活性位点,从而显著提高了催化剂的活性。5.对Ni/Al2O3催化剂和5Eu-20Ni/Al2O3催化剂的进行了稳定性研究。结果表明,经312 h的稳定性测试后,Ni/Al2O3催化剂上CO2转化率从58.2%降至49.5%。而5Eu-20Ni/Al2O3催化剂上CO2转化率仅从最初的89.7%降至85.5%。Eu2O3掺杂的Ni/Al2O3催化剂具有更加优越的稳定性。研究结果表明,反应过程中Ni的烧结团聚是造成催化剂活性下降的主要原因。Eu2O3的掺杂有效抑制了Ni的团聚,使得催化剂具有更好的稳定性。