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甲烷催化裂解(CMD)制氢工艺过程简单、产物易分离、过程中无COx产生,避免COx的分离过程,可降低制氢成本且环境友好,可作为供选择的制氢方法。碳基催化剂与金属催化剂相比具有价格低廉、耐高温等优势,被广泛应用于CMD反应。本文以煤为原料采用KOH活化法制备活性炭,并用于CMD制氢研究。通过选择具有不同矿物质含量和组成煤样、不同预热处理温度煤样、不同气氛下热解半焦为碳源,制备煤基活性炭,研究煤基活性炭前驱体的结构对活性炭结构及炭催化甲烷裂解性能的影响。论文首先研究了KOH活化条件对制得活性炭催化甲烷裂解性能的影响,确定了活性炭的适宜制备条件为：碱碳比为2,活化温度为900℃,活化时间为120min,炭化程序在600-900℃温度区间内的升温速率为1℃/min。选用义马煤(YM)、平顶山煤(PDS)、焦作煤泥(JZ)和神木煤(SM)为碳源制备活性炭,借助煤质分析、热重、孔结构表征和XRD表征等手段,研究煤的组成对制得活性炭的结构及催化性能的影响。结果表明：煤中挥发分和矿物质的含量会影响制得活性炭的孔结构。煤中挥发分的脱除有利于提高活性炭的多孔性和比表面积；煤中较高含量的矿物质会导致制得活性炭较大的总孔容。活性炭的孔结构和结构有序性与其催化活性密切相关。经过不同的酸(HNO3、HF和HCl)处理后煤样所含矿物质种类不同,导致制得的活性炭催化甲烷裂解性能有差异；煤基活性炭中的矿物质含量会影响其催化性能。以SM为碳源,通过工业分析、元素分析、FT-IR、TG、N2吸附等表征,考察不同预热处理温度(200-700℃)对制得活性炭结构及催化甲烷裂解制氢反应性能的影响。结果表明,与原煤制得的活性炭相比,200-500℃预热处理煤制得的活性炭具有更高的催化甲烷裂解稳定性;但预热处理温度进一步提高至600-700℃,所得活性炭的催化活性和稳定性降低。因此,低温预热处理可以用作制备催化甲烷裂解制氢的高性能煤基活性炭的有效方法之一。