甲烷是天然气、煤层气、页岩气、可燃冰和生物质气化产物的主要成分,在能源结构中占有重要地位,被认为是广义的“清洁能源”。甲烷在这些丰富的资源中的储备,为其转化和利用提供了有利条件,特别是通过甲烷转化为高品质且易于运输的液态化学品有望替代石油。CO₂化学转化为具有经济价值的能源载体或化学品,是CO₂资源化利用重要途径。因此,基于化学链技术,将甲烷部分氧化和CO₂分解相结合,转化为可通过费托合成液体燃料的合成气（H₂/CO=2）,为天然气转化和CO₂利用提供一种新的途径。借助固定床反应性能实验和XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、SEM和TPO等分析测试手段,系统研究了氧载体在化学链redox中的氧化还原行为和结构演变,阐释了CeO₂-LaFeO₃氧载体redox反应特性和H₂O-CO₂竞争反应机制,为化学链分解H₂O和CO₂连续制取合成气技术奠定了理论基础。结果表明:CeO₂-LaFeO₃复合氧化物氧载体由CeO₂和LaFeO₃组成,物相结构稳定且分散均匀;复合氧化物中两相的协同作用,在甲烷部分氧化中可有效避免积碳,并连续选择性转化甲烷制合成气;在分解H₂O和CO₂步骤中,还原态氧载体表现出较高的分解H₂O和CO₂制合成气活性,在600oC前均可消碳和完成氧化物晶格氧的再生,CeO₂的掺杂降低了还原态LaFeO₃反应起始温度。CeO₂-LaFeO₃氧载体表现出优越的化学链部分氧化甲烷并分解H₂O和CO₂制合成气性能,在redox循环中保持稳定的反应活性和储释氧能力。在850oC,CeO₂-LaFeO₃在30个redox循环中可连续制取H₂/CO摩尔比约为2.0的合成气,甲烷部分氧化中合成气选择性为95%,氧化步骤CO₂可100%转化为CO,一次循环合成气总产率达2.67 mmol/g。H₂O和CO₂在还原态氧载体和积碳上的分解行为证实H₂O和CO₂竞争分解反应是决定氧化步骤中H₂-CO摩尔比的关键因素,其中CO₂具有优先反应优势。在本文化学链redox循环体系中,LaFeO₃钙钛矿相变（Fe变价能力）和氧化铈中氧空位迁移起到了氧化还原作用和协同效应,选择性地转化原料气体制备合成气。