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高性能甲烷化催化剂研发作为煤转化及C02综合利用制天然气的关键技术之一,对解决国内天然气资源短缺和减轻环境污染具有重要的意义。Ni基催化剂由于价格低廉且催化活性较优,在CO和CO2加氢甲烷化催化剂体系中,受到广泛的研究。如何提高其低温活性和水热稳定性是该领域的研究重点。本文运用H2-程序升温还原、紫外-可见漫反射、X射线粉末衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位漫反射红外光谱等技术对Ni/Al2O3及其改性催化剂的性能和结构关系进行了分析。结果表明：(1)焙烧温度升高将导致催化剂比表面积降低,活性组分Ni在催化剂表面分散度降低,CO甲烷化的低温活性有所下降。但适度提高催化剂的焙烧温度,可在一定程度上增强活性组分和载体之间的相互作用,改善催化剂的水热稳定性。在考察范围内,800℃焙烧的样品在保证具有较佳低温活性的同时,突显出良好的水热稳定性。(2)引入ZrO2和过渡金属(Fe、Mn、Co)双助剂对Ni/Al2O3催化剂进行共改性,应用于CO甲烷化反应。研究发现同时添加ZrO2和金属Co可优化催化剂的织构性质,促进活性组分镍的分散,减小Ni粒子尺寸,保证活性组分与载体间存在较强的相互作用,从而在提高催化剂低温活性的同时,改善催化剂的水热稳定性。(3)ZrO2助剂的引入对CO2甲烷化催化性能有显著的促进作用。在考察范围内,ZrO2的添加量为16wt.%时,具有最佳的活性。该样品中ZrO2高度分散于催化剂之中,部分取代了A1203覆盖于Ni表面上,在一定程度上抑制]NiAl2O4的生成,减弱了Ni和Al2O3间的强相互作用,提高了Ni金属的暴露面积。同时促进了各组分间的相互分散,减小了Ni金属的粒子尺寸。二者均有利于活性中心数目的增加,是其低温活性较高的原因。(4)经高温还原后,Ni-Fe/Al2O3双金属催化剂中活性组分主要以Ni-Fe合金相存在,Ni-Fe合金相中Ni和Fe的含量显著影响CO2甲烷化活性。Ni/Fe摩尔比为8：2的样品具有最佳的催化活性。(5)Ni基催化剂上的CO2甲烷化反应遵循Eley-Rideal (ER)机理。对于Ni/Al2O3和Ni/ZrO2-Al2O3催化体系的C02甲烷化反应,中间物种包含表面吸附态CO和甲酸盐物种。而对于Ni-Fe/Al2O3双金属催化剂体系,表面甲酸盐物种是唯一的反应中间物种。表面甲酸盐物种加氢过程是反应的速控步。