本项目是以甲烷在稀土改性Mo／HZSM-5催化剂上非氧条件下直接芳构化反应制苯为目的而展开的研究工作，首次研究稀土元素调变Mo／HZSM-5催化剂。研究表明，加入稀土元素(RE=Y、La、Er、Eu、Yb)能够显著提高该催化剂的活性和稳定性，其中甲烷在1023K下铕改性的Mo-Eu／HZSM-5催化剂(通过共浸法引入助剂铕，且Eu／Mo原子比为0.04)上的芳构化转化率为19.3％，苯的选择性为97.5％，较未改性的Mo／HZSM-5催化剂活性提高5.6％，提高幅度达40.8％。本研究运用XRD、XPS、TPD、IR、TG、DTA、SEM-EDX、异丙醇分解反应、氨水抽提实验、二硫化碳中毒实验等现代物理化学表征手段，从分子水平上，对稀土改性后催化剂(以铕为例)的特性及表面结构进行了较深入细致的研究，如稀土对钼物种的影响，钼物种的价态变化，载体的酸性和钼物种在催化剂表面的富集等。结果表明，稀土的主要作用(以铕为例)是提高了催化剂的酸性，提高了钼的3d电子的结合能，改变了钼物种的配位环境，并使钼物种在表面富集等。本论文运用XPS、TEM、TG-DTG等物理化学方法对反应后催化剂的变化及其积碳进行了分析和表征。结果表明，催化剂失活的主要原因是催化剂积碳。在1023K下，催化剂积碳失活的阈值为9(mass)％。失活催化剂在反应温度下通氢气脱碳，即可再生，且再生催化剂活性较稳定。积碳研究表明，甲烷芳构化反应温度愈高或反应时间愈长，则催化剂积碳愈难消除，含铕催化剂的积碳较易消除，并通过烧碳动力学方程对烧碳活化能进行了估算。 本论文在甲烷芳构化反应原位红外光谱实验的基础上，对甲烷在Mo／HZSM-5催化剂上的非氧条件下直接芳构化反应进行了研究，提出了一种新的反应机理，较好地解释了实验现象。