我国具有“富煤、贫油、少气”的能源结构,发展以煤为原料的煤制天然气是改善我国能源结构和实现煤炭清洁利用的一个重要途径。煤制气的核心工艺是合成气甲烷化,Ni/Al₂O₃是已工业化应用的甲烷化催化剂,但是同时提高Ni/Al₂O₃催化剂活性、抗积碳性和抗烧结能力仍是目前需要解决的主要问题。本文采用水解沉淀法制备了Al₂O₃-Zr O₂复合氧化物载体,并利用柠檬酸络合法将特定组成的钙钛矿型复合氧化物La Ni O₃担载于Zr O₂-Al₂O₃复合氧化物载体上,制备了Ni-La/Al₂O₃-Zr O₂催化剂,研究还原前后Ni、La的存在状态,通过调控Ni、La纳米颗粒的组成、结构获得同时具有高的抗烧结、抗积碳能力的纳米金属催化剂。载体焙烧温度影响载体和催化剂结构,700℃焙烧载体形成了原子相互取代和晶格间相互渗透结晶完整的固溶体且更易形成具有钙钛矿结构的La Ni O₃活性组分,与Ni O的高分散相比,具有钙钛矿结构的La Ni O₃还原后的Ni更利于甲烷化反应,当反应温度为400℃时,20L-N/AZ700催化剂的CO转化率接近100%,CH₄选择性和收率分别达到99.8%。La-Ni的负载量影响Ni的存在状态和还原状态,其中30L-N/AZ700催化剂中La Ni O₃的量多于20L-N/AZ700催化剂,所以表现出更好的稳定性,La Ni O₃还原后所产生的La₂O₃阻隔Ni粒子之间的聚集从而抑制了Ni的烧结是保持稳定性的主要原因,而40L-N/AZ700催化剂中由于存在游离的Ni O所以反应过程中虽然起始活性高但温度升高活性急剧下降,这是因为与载体弱作用的Ni O还原后的Ni易于聚集造成的。同时发现增加La负载量可以降低Ni Al₂O₄的形成。还原温度升高使得被还原的Ni⁰粒径增加,Ni⁰较大的粒径有利于CO甲烷化的低温活性,而小的Ni⁰粒径有利于保持CO的转化率稳定。MgO和GaO助剂的添加使催化剂中金属-载体的相互作用增强,阻止了La Ni O₃的形成。与未添加助剂的催化剂相比,助剂的添加使得催化剂低温活性和选择性差。这与易还原的La Ni O₃更利于甲烷化反应的结论是一致的。制备方法影响Ni的还原,柠檬酸络合法制备的催化剂不易形成镍铝尖晶石,有利于提高Ni物种的还原性能,提高活性组分的利用率。共沉淀法制备的催化剂中弱作用Ni的还原有利于CO甲烷化低温活性,而与载体强相互作用的Ni的还原有利于高温活性。