甲烷干重整(Dry Reforming of Methane,DRM)可以实现能源的高效清洁转化,它将甲烷和二氧化碳作为反应物,同时生成一氧化碳和氢气,不仅可以缓解温室效应,同时提高能源利用率,因而持续受到全球研究者的广泛关注。镍基催化剂由于具有媲美贵金属的活性,且价格低廉、储量丰富,成为目前最有可能投入工业化的催化剂。但是镍基催化剂仍面临着积碳或者烧结导致的催化剂失活问题,因此科研人员致力于改善镍基催化剂抗积碳和抗烧结性能,以提高催化剂稳定性。本论文研究内容主要围绕两方面:(1)以碳化钛和金属硝酸盐为原料,合成了具有钙钛矿结构的NiTiO₃和Ni_xCo_1-xTiO₃(x=0.8,0.9)催化剂;探究了其在合成过程中的物相变化。(2)研究了以上三种催化剂的干重整反应的稳定性,揭示了其性能差异的原因,建立了性能与结构间的构效关系。通过实验和分析,主要获得以下结果:随着焙烧温度的上升,在300℃以下,主要是TiC物种,300~400℃之间,出现了TiC向NiTiO₃转化的趋势,500℃时,NiTiO₃的特征衍射峰明显,TiC的特征衍射峰完全消失,这表明催化剂具有明显的钙钛矿结构;相较于NiTiO₃,Ni_xCo_1-xTiO₃具有更强的金属与载体相互作用力,还原过程中活性中心Ni颗粒以拓扑方式生长的同时形成了Ni-TiO₂界面结构。干重整催化结果表明,在700℃下,NiTiO₃活性较差,而Ni_0.9Co_0.1TiO₃的CH₄转化率为29%,CO₂的转化率为42%,H₂/CO值为0.6,Ni_0.8Co_0.2TiO₃/TiO₂催化活性更高,但Ni_0.9Co_0.1TiO₃的稳定性优于Ni_0.8Co_0.2TiO₃。这是由于Ni_0.8Co_0.2TiO₃中较高含量Co有利于一氧化碳歧化反应,还原后较大Ni电子密度有利于CH₄的裂解,但是氧空位含量较少,无法活化足量的CO₂产生O*来消除积碳,导致积碳速率大于消碳速率,活性中心Ni被积碳包埋,催化剂活性持续下降。而Ni_0.9Co_0.1TiO₃上积碳速率与消碳速率保持动态平衡,从而能维持稳定的活性。