钙钛矿型混合导体(ABO3)通过在A位掺杂低价的金属离子可产生大量氧空位，从而提高材料氧离子的传导，同时在B位掺杂变价金属离子，通过电子在不同价态B位金属离子间的跳跃，从而具备良好的电子导电的能力，其作为高纯氧分离器或碳氢化合物部分氧化重整反应器有着巨大的应用价值。 本文综述了钙钛矿型混合导体的研究概况及其在甲烷部分氧化重整中的应用，并回顾了混合导体透氧膜的氧传输过程及缺陷化学理论。 通过固相合成法制备BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-d(BCFN)及Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-d(BSCF)粉末，并用XRD、O2-TPD、CO2-TG等分析手段表征了粉体性质，并对两种材料的透氧能力及化学稳定性能进行对比。通过干压成型和速控烧结制备片状BCFN及BSCF试样，并进行不同甲烷浓度气氛下的透氧实验，以反应后膜反应器的还原侧表面形貌判断透氧膜在甲烷重整条件下的化学稳定性能。 通过变换表面催化剂的堆放形式与吹扫气体的组分及浓度研究了BCFN透氧膜还原侧在重整过程中的表面反应路径，论证了重整气氛中还原组分在透氧膜表面的反应机制，及膜反应器催化床表面催化层与重整床层对膜反应器影响。“催化解离机制”很好地解释了为何CH4在无催化剂透氧膜表面表现为“惰性”，而在有镍基催化剂存在条件下透氧量急剧上升。H2、CO及CH4在透氧膜表面存在“竞争氧化”，同时CO明显抑制了H2及CH4在透氧膜或催化剂表面的吸附，而由于催化剂表面吸附质浓度及解离物种扩散速率的综合影响，参与BCFN透氧膜表面反应的主要组分为H2及CO。设计实验证明透氧膜反应器表面氧化过程为“晶格氧”氧化模式，而非“气相氧”氧化模式。 通过SEM及EDS等研究手段，分析应用于实际焦炉煤气重整后的BCFN透氧膜的表面形貌及对应成分，并结合缺陷化学理论，提出了“A位Schottky缺陷机制”是BCFN透氧膜表面化学破坏的主要起因。