甲烷的活化研究对于深入了解C-H键的活化本质、解决烃类资源优化利用的催化问题以及缓解人类能源危机具有重要的意义。本论文的研究重点是甲烷的直接转化,主要研究内容和实验结果包括:（1）首先将Mo/MCM-₂2催化剂用于甲烷选择氧化反应,获得与Mo/SiO₂相当的反应性能,对反应前后Mo物种的变化与稳态反应结果分析,表明四面体钼物种是HCHO生成的活性中心,而八面体钼物种则导致甲烷完全氧化;（2）利用不同方法合成含有不同钒物种的VOx/SiO₂催化剂,并考察了钒物种在甲烷选择氧化反应前后的变化,结果显示在反应气氛中多聚VO_x物种有在SiO₂表面自发分散形成单体VO_x物种的趋势,而且,实验结果还进一步澄清了关于副产物CO₂生成机制的争论,本文认为CO₂由两种机制生成:其一是甲烷在单体VO_x物种上的连续氧化,即CH₄→HCHO→CO→CO₂;其二是甲烷在多聚VO_x物种上的直接氧化。（3）通过不同方法控制分子筛上Ag⁺离子浓度来研究甲烷的无氧偶联反应,充分揭示了离子态Ag+对C-H键的低温活化能力,并得到DFT结果的验证;（4）在SBA-15的孔道内制备出受孔道限制的纳米Ag粒子,显著提高纳米粒子的稳定性,由于纳米效应,其上Oγ物种的生成温度从>600oC（体相银）降低到300oC以下;本文还首次通过甲烷脉冲实验证明了O_γ物种的甲烷氧化偶联活性;进一步研究表明气相添加剂如二氯乙烷和固相修饰剂如Cs⁺离子对纳米Ag上的甲烷氧化偶联反应均具有促进作用。