整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)中的水煤气变换(WGS)反应的工业应用已有近百年的历史。目前的研究大多数基于传统的双段式工艺流程，改进的方向局限在提高各自的高温、低温活性，原料气很少采用实际的出口合成气组成。虽然一些工作也初步涉及到变换反应器的设计以及CO2分离过程对WGS反应的影响，但相应的研究工作很少。因此开发适于IGCC系统的高温变换催化剂具有很强的现实意义。拟设计开发的高效催化剂，需要在合成气出口炉温、高气速、低水气比、富氢原料气下有很高的活性与稳定性，以减小反应器尺寸，降低能量损失，提高整个体系的热能利用效率。这对提高IGCC发电效率缓解我国能源危机具有重要的战略意义。本研究主要内容包括：　　⑴研究了IGCC体系中高温水煤气变换反应催化剂的制备与优化。首先以CeO2为载体，以Cu为活性组分制备系列CuO/CeO2催化剂，结合BET、XRD、TEM、EDS、H2-TPR、XPS、拉曼光谱等表征手段，探究了WGS反应活性与催化剂结构特性之间的关系，筛选出CuO/CeO2体系最佳的Cu负载量40 wt.％，最适焙烧温度500℃。研究发现Cu负载量和焙烧温度都会影响催化剂的比表面积、铜分散度、还原性以及活性氧空位浓度，从而影响催化活性。　　⑵在CuO/CeO2体系的基础上添加锆，研究了锆添加及铈锆配比对催化剂性能的影响，结合BET、XRD、Cu分散度、TEM、SEM、H2-TPR、拉曼光谱、XPS、TG/DTA等表征手段，筛选出最佳的铈锆配比(CeO2/ZrO2=2∶1)，同时探究WGS反应活性与铈锆配比之间的关联。研究表明，Zr添加可以显著提高催化剂的活性和稳定性，适量的Zr可以形成Ce-Zr固溶体，有助于提高催化剂的比表面积，改善孔结构和铜分散度，增强储氧能力，氧流动性，还原性以及抗积碳性。并且在CuO/CexZr1-xO2体系中也研究了铜含量对催化性能的影响，得到该体系中最佳Cu含量20 wt.％。　　⑶在筛选出最佳的铜含量和铈锆配比之后，我们进一步研究了添加助剂对CuO/Ce0.6Zr0.4O2体系催化剂性能的影响，考察了助剂种类(Fe，Ni，Co，Y和La)和助剂含量（1，2，3和4 wt.％），结合XRD、BET、SEM、EDS、H2-TPR、拉曼光谱等表征，探究了活性与结构的关系。研究结果表明，CuO/Ce0.6Zr0.4O2基础上添加3wt.％的Fe可以进一步提高WGS反应活性，CO转化率在400℃提高到75.9％，接近这一反应温度下的平衡转化率。CuO/Ce0.6Zr0.4O2-Fe-3％催化剂活性好主要是因为该催化剂的还原性强、氧空位浓度大。　　⑷研究了不同制备方法（沉积沉淀法、共沉淀法、均匀共沉淀法、水热法、浸渍法、分步沉淀法）对催化剂性能的影响，研究发现用共沉淀法制备的催化剂性能要优于其他方法。这种活性的差异与催化剂的结构特性有很重要的关联，共沉淀法制备的催化剂活性好是因为其颗粒粒径小，Cu分散度高，还原性强，活性氧空位浓度大，这些是该催化剂WGS反应活性高的极其重要的原因。