甲烷部分氧化(POM)制合成气反应具有能耗低,效率高等优点,有望成为制备合成气的新工艺。Ni基催化剂因具优良的POM反应活性和相对低廉的价格,一直备受研究者的关注,但Ni基催化剂易因烧结,积碳等(其中以Ni/SiO2催化剂为甚),致使催化剂性能迅速降低直至失活,即,催化剂的稳定性,限制了它的应用。本文采用了溶胶凝胶法、常规浸渍法、表面活性剂改性浸渍法等方法制备了不同形式的SiO2负载的纳米Ni催化剂,着力于研究这些催化剂样品的活性、选择性和稳定性,并利用BET、XRD、SEM、TEM、H2-TPR、XPS、FT-IR和TG等多种表征手段对催化剂的比表面积、物相结构、氧化还原性质等进行研究,以促进对Ni/SiO2催化剂的活性、选择性和稳定性与活性组分的尺度、分散性及Ni-SiO2间的相互作用的关系的认识和理解。主要研究结果如下:　　 采用溶胶凝胶法制备了单分散SiO2球负载小尺度的纳米Ni催化剂。在考察的Ni负载量～3.5租～9.0wt％下,溶胶凝胶法制Ni/SiO2催化剂上Ni颗粒(3～5 nm)均处于高分散状态,而常规浸渍法制以商用SiO2和纳米SiO2球为载体的Ni/SiO2催化剂上Ni物种粒径则显著变大(大于30 nm)。POM反应性能评价结果表明,溶胶凝胶法制Ni/SiO2催化剂具有优越的POM反应催化性能和反应稳定性,在所考察的连续反应50 h内保持稳定的CH4转化率(～82％)和合成气选择性(CO选择性～88％,H2选择性～80％),而浸渍法制Ni/SiO2催化剂经连续反应10 h后,CH4转化率明显下降(60％以下),CO和H2的选择性也明显降低(65％以下)。二者差异的原因与Ni纳米颗粒的大小和分散性有密切关系。Ni粒径越小,其与载体间的相互作用越强,从而表现出更好的抗烧结和抗积碳能力,最终使得催化剂在具有优良的POM反应活性和选择性的同时,也具有更高的反应稳定性。　　 采用表面活性剂改性浸渍法,即添加合适的表面活性剂于浸渍液中,改变添加量,制备活性组分尺度可控的商用SiO2负载Ni催化剂。实验结果表明,阳离子型表面活性剂因与Ni(Ⅱ)间电荷相斥,会对Ni/SiO2催化剂上活性组分的分散起负面作用;而添加非离子型或阴离子型表面活性剂则可促进催化剂表面上活性组分Ni的分散。通过增大表面活性剂PVP、PEG和PEO等添加量,可使Ni/SiO2催化剂表面上Ni颗粒分布均匀、粒径减小(最小低至4 nm以下),与SiO2载体间存在较强相互作用的Ni物种含量增加,进而使催化剂表面上Ni分散性提高。POM反应性能评价结果表明,Ni粒径在15 nm之下,一般具有良好的催化性能和使用寿命。反应30 h内,CH4转化率维持在～80％,CO和H2选择性分别维持在～86％和～79％;连续反应120 h后,CH4转化率降至～72％,CO选择性降至～82％,H2选择性几乎没有变化。表面活性剂对活性组分的分散及其粒径大小调控的促进作用的主要原因可总结为,(1)与Ni(Ⅱ)的络合,使浸渍液中孤立的Ni络合物的比例增大,齐聚或低聚物的比例减少,进而使表面上Ni、Ni间距加大,降低载体表面上Ni颗粒的团聚。表面活性剂PVP的影响大于PEG和PEO;(2)降低浸渍液的表面张力,使亲水的活性组分Ni可以进入载体SiO2表面的低洼处或孔道的深处,降低样品焙烧中载体骨架的收缩和Ni颗粒的团聚程度,促进并加强Ni.载体间的相互作用,使得Ni颗粒具有尺度小、分布均匀的特性。　　 采用“先壳后核”法,利用Ni(Ⅱ)与N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺的配位作用,将Ni物种均匀地引入具有空腔的SiO2壳层内制得核壳结构Ni@SiO2催化剂,金属Ni高度均匀地分散于空心SiO2球内壁,粒径大小均匀(小于4 nm),Ni颗粒的团聚几率得以较显著的降低,在POM反应中表现出良好的催化性能和反应稳定性。　　 对几种不同形式的SiO2负载纳米Ni催化剂在POM反应中的稳定性进行了探讨。结果表明,溶胶凝胶法制单分散SiO2球负载的Ni催化剂具有活性组分粒径小而分布均匀的特点,在所考察的几种Ni/SiO2催化剂样品中,具有较优越的高温反应稳定性和POM催化性能。通过比较几种不同方法制备的Ni/SiO2催化剂样品的催化性能和反应稳定性,结合表征实验结果,得出结论为,高比表面积和高孔体积负载型催化剂有助于其反应稳定性的提高;载体上活性组分粒径越小,分散性越高,粒径大小分布越均匀,越有利于提高催化剂的POM反应性能;活性组分与载体间相互作用的增强,有助于提高催化剂的反应稳定性,增强催化剂的抗积碳和消积碳能力,从而抑制催化剂的失活。