在当今国际能源和资源供求竞争异常激烈的背景下,有关甲烷催化活化和选择转化的研究,对于优化天然气、煤层气等作为非油基能源和化工原料,具有重要的战略意义。目前,由天然气制碳烃的主要生产工艺是从合成气出发,经合成气制甲醇及MTO(或MTP)转化生成。然而,在天然气水蒸汽重整制合成气的过程中,需要消耗掉四分之一的天然气产生热量以进行反应,能量消耗较大,造成了资源的巨大浪费。　　 本论文探讨了一种从非合成气途径合成烯烃的新工艺流程。反应分成两步进行:第一步,甲烷通过与氢溴酸和氧气的反应,转化为溴甲烷(Oxidativebromination of methane,OBM,甲烷溴氧化反应);第二步,生成的溴甲烷在酸催化剂上转化为烯烃。通过这种方法,甲烷可以有效的转化为烯烃。本文主要针对此反应流程第一步,亦即甲烷溴氧化反应,进行了细致的研究。　　 本文针对甲烷溴氧化反应,考察了不同稀土氧化物作为催化剂时的反应活性,其中氧化铈催化剂具有最高的甲烷转化率和溴甲烷收率。而在将氧化铈负载于SBA-15载体得到的10 wt％CeO2/SBA-15催化剂上,溴甲烷收率较单纯的CeO2催化剂增加20％。研究表明:在该催化剂上,在反应温度为600℃、氢溴酸流量为4.0mL/h、甲烷流量与氧气流量分别为10mL/min和2.5mL/min时,CH4的转化率为22.3％,生成的CH3Br选择性为71.5％;将氧气分压加倍,CH4转化率为28.9％,CH3Br的选择性为63.6％;10wt％CeO2/SBA-15催化剂经NiO的修饰可显著提高甲烷的转化率,5 wt％NiO10 wt％CeO2/SBA-15催化剂上可以获得35.7％的甲烷转化率,此时溴甲烷的收率为21.1％。　　 我们通过合成不同形貌的氧化铈纳米晶(纳米棒,纳米立方体及纳米八面体),考察了氧化铈的不同形貌对甲烷溴氧化反应的影响。通过反应性能的比较发现,在相同反应条件下,纳米棒具有最高的甲烷转化率,而纳米立方体则具有最高的溴甲烷选择性和收率。对应不同形貌表面暴露晶面的差别,我们初步断定氧化铈{100}晶面在甲烷溴氧化反应中显示高选择性的生成溴甲烷的性能。　　 采用水热合成法,我们合成了10 wt％NiO-CeO2复合氧化物催化剂,并且在反应温度为600℃、氢溴酸流量为4.0 mL/h、甲烷流量与氧气流量分别为10mL/min:2.5 mL/min时,得到CH4转化率21.7％,CH3Br选择性为81.8％的反应结果。