氢是石油炼制和化学工业的重要原料,又是一种理想的清洁能源。利用CH₄、H₂O和O₂反应直接制取H₂和CO₂,是简化制H₂工艺并为CO₂的利用提供便捷条件的新技术途径。本论文着重研究了表面复合氧化物MgSiO负载金属Ni、Cu催化剂的催化反应性能和动力学规律。以MgO-SiO₂（MgSiO）表面复合氧化物为载体,用等体积浸渍法制得了负载型Ni、Cu双金属和单金属催化剂。经比表面（BET）、X-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和程序升温还原（TPR）等实验方法测定表明:金属在MgSiO载体上均匀分散,没形成聚集态,各催化剂仍保持着载体SiO₂的骨架结构;还原后的催化剂表面存在三种活性位,即金属位M、Lewis酸位和Lewis碱位。CH₄和H₂O化学吸附-IR和化学吸附-TPD测定结果表明: Ni、Cu合金比单金属组分更利于CH₄和H₂O的吸附活化;CeO₂助剂可提高CH₄和H₂O在催化剂表面吸附强度和吸附量。CH₄、O₂和H₂O程序升温表面反应（TPSR）和微反实验结果表明:负载金属Ni催化剂上中间物[CH3OH]先分解成CO和H₂,然后再发生水煤气变换反应生成产物CO₂和H₂;而负载金属Ni-Cu催化剂上则是中间物[CH3OH]与解离态的H₂O直接反应生成CO₂和H₂。以Ni-Cu-CeO₂/MgSiO为催化剂,在反应温度460℃、进料摩尔比CH₄:O₂:H₂O=1:0.5:3和甲烷空速为1400h-1的最佳反应条件下,CH₄转化率可达39%,生成H₂和CO₂的选择性分别达到99%和98%。助剂CeO₂能提高催化剂的稳定性和抗积炭能力,延长催化剂使用寿命。