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二氧化碳（CO2）与甲烷（CH4）作为最主要的两种温室气体,占全球温室气体总排放量的90%以上,将二者回收利用对于解决温室气体带来的环境问题有重要意义。CH4-CO2重整反应在消减两种温室气体的同时,能够产生H2和CO,是重要的转化CH4和CO2方法。滑动弧放电等离子体是一种介于热等离子体和低温等离子体之间的放电等离子体,电子密度高,气体温度低,用于CH4-CO2重整反应具有能量效率高、反应条件温和、启动和关停快等优点。滑动弧放电等离子体耦合催化剂是提高等离子体反应能量效率、调控产物分布的有效方法。本文制备了单一载体和复合载体的镍催化剂,开展了滑动弧放电等离子体耦合镍催化剂CH4-CO2重整反应的研究。对滑动弧放电的物理化学过程、CH4-CO2重整的效果与机理以及反应的能量效率进行了分析,并探索了水蒸气在CH4-CO2重整反应中对优化产物分布、抑制催化剂积碳产生的作用。具体结论如下:（1）在CH4-CO2气氛下,对滑动弧放电等离子体的放电特性、弧运动特征以及重整反应效果进行分析。放电电压-电流波形图和电弧运动图像表明,电弧从产生、拉伸、直至熄灭的过程为一个滑动周期,当各电弧稳定拉伸、滑动周期时间相近时,放电趋于稳定。发射光谱诊断结果表明,滑动弧放电等离子体具有较高的电子密度和OH转动温度,在放电功率约为50 W、气体流量1 L/min时,电子密度约为1.08×1016 cm-3,OH转动温度约为3000 K。通过CH4-CO2重整实验对放电电压、进气气体流量、CH4/CO2摩尔比、电极间距、电极厚度以及电极长度进行考察,在放电电压10.5 k V、气体流速0.6L/min、CH4/CO2=1/1.5、电极间距2 mm、电极厚度2 mm、电极长度4 cm时,重整效果最优,CH4和CO2转化率分别为55.8%和48.5%。主要产物为H2和CO,选择性分别达到65.7%和71.4%,能量效率（EE）为1.65 mmol/k J,能量转化效率（ECE）为36.7%。（2）制备了Ni/BaTiO3、Ni/TiO2、Ni/ZrO2和Ni/Al2O3四种不同载体的镍催化剂,开展滑动弧放电等离子体耦合单一载体镍催化剂CH4-CO2重整研究。当催化剂置于电弧下游,与电极末端最小距离为5 mm时,滑动弧放电等离子体能够激活四种催化剂并促进CH4和CO2的转化。催化剂按活性排序为Ni/ZrO2＞Ni/BaTiO3＞Ni/TiO2＞Ni/Al2O3,催化剂按稳定性排序为Ni/ZrO2＞Ni/BaTiO3＞Ni/TiO2≈Ni/Al2O3。缩短催化剂与电弧间距有利于提高转化率,但是会影响放电稳定。催化剂为Ni/BaTiO3时,电弧能够在催化剂-电极末端距离为2 mm时保持稳定放电,CH4和CO2转化率达到最大值60.7%和53.7%,比单独滑动弧放电等离子体条件下分别提高了12.7%和17.6%。H2和CO选择性分别为67.9%和73.2%,EE和ECE分别达到1.89 mmol/k J和39.8%。（3）制备了Ni/BaTiO3-ZrO2复合载体催化剂。与Ni/BaTiO3相比,Ni/BaTiO3-ZrO2的比表面积提高了60%～80%,Ni粒径缩小了47%。ZrO2含量会影响Ni/BaTiO3-ZrO2的催化活性,其中ZrO2含量为30 wt.%的Ni/BaTiO3-ZrO2（Ni/BTZ-3）催化活性最高,稳定性最好。滑动弧放电等离子体耦合Ni/BTZ-3转化CH4-CO2,CH4和CO2的转化率分别达到65.6%和57.0%,比相同条件下滑动弧放电等离子体耦合Ni/BaTiO3的CH4和CO2转化率提高了12%。EE和ECE分别达到2.02 mmol/k J和44.1%。在使用10 h后,Ni/BTZ-3依然具有较高的催化活性,CH4和CO2的转化率分别保持在63.9%和54.8%左右,表面积碳量与Ni/BaTiO3相比减少了8.4%。（4）研究了水蒸气对滑动弧放电等离子体及其耦合Ni/BaTiO3-ZrO2转化CH4-CO2。等离子体发射光谱分析结果表明,水蒸气提高了等离子体反应区域内·OH和H原子的数量。CH4-CO2重整结果表明,水碳比（S/C）从0增加至2.3时,H2和CO的选择性分别提高了23.5%和11.3%,碳平衡上升,液相产物乙酸和甲酸产率分别提高了2倍和5倍。当S/C=0.58时,滑动弧放电等离子体能够在CH4/CO2=3/1时稳定运行,H2/CO比例范围由无水蒸气时的0～1.2增大至0～2.9。Ni/BTZ-3使用10 h后,表面积碳量比无水蒸气条件下降低25%,水蒸气使催化剂使用寿命得到有效延长。